PL199220B1 - Method and circuit for using polarized device in ac applications - Google Patents

Method and circuit for using polarized device in ac applications

Info

Publication number
PL199220B1
PL199220B1 PL356700A PL35670000A PL199220B1 PL 199220 B1 PL199220 B1 PL 199220B1 PL 356700 A PL356700 A PL 356700A PL 35670000 A PL35670000 A PL 35670000A PL 199220 B1 PL199220 B1 PL 199220B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
pecs
power source
series
devices
capacitors
Prior art date
Application number
PL356700A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL356700A1 (en
Inventor
Duff William B., Jr.
Original Assignee
Duff William B Jr
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Duff William B Jr filed Critical Duff William B Jr
Publication of PL356700A1 publication Critical patent/PL356700A1/en
Publication of PL199220B1 publication Critical patent/PL199220B1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/16Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for capacitors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/08Structural combinations, e.g. assembly or connection, of hybrid or EDL capacitors with other electric components, at least one hybrid or EDL capacitor being the main component
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B40/00Technologies aiming at improving the efficiency of home appliances, e.g. induction cooking or efficient technologies for refrigerators, freezers or dish washers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

Abstract

Polarized electric charge storage devices economically provide high available capacitance. The present invention directly employs polarized electrical charge storage (PECS) devices such as polarized capacitors (612, 614) or electrochemical batteries in general AC applications with a novel circuit topology. In one embodiment, an anti-series configuration of first (612) and second (614) PECS devices are used within an AC network for enhancing operation of the AC network. At least one DC source (616, 618) is provided for maintaining the PECS devices forwardly biased while they are subjected to an AC signal. The AC signal, which drives an AC load (620), is applied to the anti-series devices (610). The devices are sufficiently biased by the at least one DC voltage source so that they remain forwardly biased while coupling the AC signal.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Wynalazek dotyczy sposobu i układ do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego przeznaczonych do pracy w sieci prądu przemiennego, oraz sieci prądu przemiennego zawierającej układ do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego przeznaczony do pracy w sieci prądu przemiennego według wynalazku. Szczegółowo, przedstawiany wynalazek dotyczy wstępnej polaryzacji prądem stałym urządzeń spolaryzowanych, takich jak spolaryzowane kondensatory, w celu wykorzystania ich w ogólnych zastosowaniach przemiennoprądowych.The invention relates to a method and a PECS for operation in an AC network, and to an AC network comprising a PECS for operation in an AC network according to the invention. More specifically, the present invention relates to DC biasing polarized devices such as polarized capacitors for use in general AC applications.

Kondensatory są wykorzystane dla różnych celów wliczając w to przechowywanie energii, łączenie sygnałów, uruchamianie silników, korekcję współczynnika mocy, regulację napięcia, dostrajanie, rezonans oraz filtrowanie. W zastosowaniach wykorzystujących połączenia szeregowe oraz bocznikowe, istnieje wiele zalet roboczych, występujących zarówno w stanie nieustalonym jak i ustalonym, wspierających zastosowanie kondensatorów w sieciach zasilania przemiennego.Capacitors are used for a variety of purposes including energy storage, signal bonding, motor starting, power factor correction, voltage regulation, tuning, resonance, and filtering. In series and shunt connection applications, there are many operational advantages, both in transient and steady state, to support the use of capacitors in AC networks.

Sprawność sieci jest zwiększana z polepszaniem współczynnika mocy w warunkach stanu nieustalonego. Zastosowania kondensatorów szeregowych w stanie nieustalonym obejmują zabezpieczanie przed udarem napięciowym, uruchomianie silnika, ograniczanie natężenia prądu, działania przełączające oraz podobne zastosowania. Kondensatory szeregowe mogą spowalniać oraz zmniejszać efekty zakłóceń w sieci zasilania przemiennego oraz innych stanów nieustalonych. Na przykład, prądy w stanie nieustalonym z niskim współczynnikiem mocy są związane z magnetycznymi początkowymi prądami rozruchowymi powstającymi podczas uruchamiania silnika, prądem udarowym transformatora oraz prądami zakłóceń. Szeregowa reaktancja pojemnościowa polepsza całkowity współczynnik mocy oraz regulację napięcia sieci podczas tych warunków nieustalonych. Zespoły kondensatorów szeregowych także demonstrują w pewnym stopniu ograniczanie natężenia prądu wskutek szeregowej impedancji kondensatora. To redukuje prądy zakłóceń i przez to zmniejsza wymogi wymiarowe generatora, transformatora, aparatury rozdzielczej, szyny zbiorczej oraz linii przesyłowej. Kondensator w szeregowym połączeniu z zakłóceniem zachowuje się jak urządzenie ograniczające przepływ prądu. Dostrojone obwody złożone z cewek oraz kondensatorów (obwody LC) są wykorzystywane do filtrowania. Wersje z szeregowo połączonymi cewkami o dużej indukcji mogą znacznie podwyższyć sieciowe zakłócenia impedancji poprzez celowe zwieranie zespołu kondensatorów. Szeregowe zespoły kondensatorów są zazwyczaj podłączone do transformatora. Przeciwstawienie transformatora chwilowej zmianie prądu połączone jest z przeciwstawieniem kondensatora chwilowej zmianie napięcia. Charakterystyki te prowadzą do większej chwilowej stabilności napięcia zasilania sieciowego jako konsekwencji zwiększonego wykorzystania szeregowych zespołów kondensatorów. Wtórne efekty stanowią ochronę przed przepięciami, polepszenie współczynnika zapotrzebowania oraz regulowanie napięcia. Chwilowa skuteczność przenoszenia mocy może być zwiększona poprzez odpowiednie wykorzystanie kondensatora. Podczas gdy zalety kondensatorów w połączeniach szeregowych są dobrze znane oraz sprawdzone w warunkach laboratoryjnych, koszty jednostkowe oraz wymagania dotyczące rozmiarów uniemożliwiają ich powszechne zastosowanie.The efficiency of the network is increased with the improvement of the power factor under transient conditions. Transient series capacitor applications include voltage surge protection, motor starting, current limiting, switching actions, and similar applications. Series capacitors can slow down and reduce the effects of AC mains disturbance and other transients. For example, low power factor transient currents are related to magnetic inrush currents during motor startup, transformer surge current, and noise currents. Series capacitance improves overall power factor and grid voltage regulation during these transient conditions. Series capacitor banks also demonstrate some degree of current limitation due to the series impedance of the capacitor. This reduces the interference currents and thus reduces the dimensional requirements of the generator, transformer, switchgear, busbar and transmission line. The capacitor in series with the disturbance behaves like a current limiting device. Tuned circuits composed of coils and capacitors (LC circuits) are used for filtering. Versions with series-connected high induction coils can significantly increase the mains impedance disturbance by deliberately short circuiting the capacitor bank. The series capacitor banks are usually connected to a transformer. The opposition of the transformer to the instantaneous current change is combined with the opposition of the capacitor to the instantaneous voltage change. These characteristics lead to greater instantaneous mains voltage stability as a consequence of the increased use of series capacitor banks. Secondary effects are protection against overvoltages, improvement of the demand factor and voltage regulation. The instantaneous power transmission efficiency can be increased by appropriate use of a capacitor. While the advantages of capacitors in series connection are well known and proven under laboratory conditions, unit costs and size requirements prevent their widespread use.

Charakterystyki stanu ustalonego sieci zasilania przemiennego są także polepszone poprzez włączenie do nich kondensatorów. Wysoka reaktancja pojemnościowa zastosowań szeregowych powoduje niskie napięcie przemienne stanu ustalonego na kondensatorze. Jest to pomocne w momencie, gdy urządzenia przekazujące ładunek elektryczny są wykorzystywane w połączeniu z szeregowymi zespołami kondensatorów. Zniekształcenie fali elektrycznej jest podobnie redukowane ze zwiększaniem reaktancji pojemnościowej. Zastosowania kondensatorów szeregowych w stanie ustalonym obejmują pracę silnika, filtrację, korekcję współczynnika mocy, wydajne przenoszenie mocy, podbijanie napięcia oraz tym podobne zastosowania. Szeregowe zespoły kondensatorów pozwalają generatorom indukcyjnym na zasilanie silników indukcyjnych poprzez zapewnianie wymaganego magnesowania [VAR] dla obu urządzeń. To także może zwiększyć jakość mocy, przy zmniejszaniu kosztów związanych z alternatywnymi źródłami dla sieci elektrycznej, źródłami zasilania awaryjnego, wyposażeniem przenośnym oraz przenośnymi generatorami. Mechaniczne naprężenia związane z uaktywnianiem dodatkowej mocy zainstalowania i włączaniem jej do synchronicznej pracy, mogą być zmniejszane poprzez obecność szeregu połączeń pojemnościowych.AC network steady state characteristics are also improved by incorporating capacitors. The high capacitive reactance of series applications results in a low steady state AC voltage across the capacitor. This is helpful when charge transfer devices are used in conjunction with series capacitor banks. The distortion of the electric wave is similarly reduced with increasing capacitance. Steady-state series capacitor applications include motor operation, filtration, power factor correction, efficient power transmission, voltage boosting, and the like. Series capacitor banks allow induction generators to power induction motors by providing the required magnetization [VAR] for both devices. This, too, can increase the quality of the power, while reducing the costs associated with alternatives to the utility grid, uninterruptible power supplies, portable equipment, and portable generators. The mechanical stresses associated with activating additional plant power and making it into synchronous operation can be reduced by the presence of a series of capacitive connections.

Dwie główne kategorie kondensatorów stanowią kondensatory biegunowe i niebiegunowe. Istnieje wiele wariantów każdej z kategorii. Z powodu ich jednokierunkowych, wymogów polaryzacji przewodzenia, spolaryzowane kondensatory są najczęściej używane w zastosowaniach stałoprądowych oraz małych zastosowaniach przemiennoprądowych.The two main categories of capacitors are polar and non-polar capacitors. There are many variations of each category. Due to their unidirectional, forward bias requirements, polarized capacitors are most commonly used in DC applications and small AC applications.

PL 199 220 B1PL 199 220 B1

Spolaryzowane kondensatory są szeroko wykorzystywane przy filtrowaniu prądu stałego, na przykład na wyjściowych stopniach zasilaczy prądu stałego. Wzmacniacze częstotliwości 4 słyszalnych (muzyczne) wykorzystują kondensatory spolaryzowane prądem stałym do łączenia sygnałów. Odwrotnie, nie spolaryzowane kondensatory są ogólnie wykorzystywane zarówno w zastosowaniach przemienno- oraz stałoprądowych. Niestety, nie spolaryzowane kondensatory - w szczególności w zastosowaniach szeregowych nie są odpowiednie dla wielu zastosowań prą du przemienno- oraz stałoprądowych, z powodu ich ograniczeń co do wielkości, pojemności, wagi, wydajności, gęstości energii oraz kosztów. Używanie zespołów nie spolaryzowanych kondensatorów nie posiadających odpowiednich wymiarów powoduje znaczne zniekształcenia kształtu fali prądu oraz znaczne spadki napięcia na kondensatorze, które przynoszą w rezultacie straty energii oraz słabą regulację napięcia przemiennego na obciążeniu zasilania przemiennego.Polarized capacitors are widely used in DC filtering, for example in the output stages of DC power supplies. The audible (music) frequency amplifiers use DC biased capacitors to combine the signals. Conversely, non-polarized capacitors are generally used in both AC and DC applications. Unfortunately, non-polarized capacitors - particularly in series applications - are not suitable for many AC and DC applications due to their limitations in size, capacity, weight, efficiency, energy density and cost. The use of undersized non-polarized capacitor assemblies causes significant current waveform distortion and significant voltage drops across the capacitor, resulting in energy loss and poor AC voltage regulation on the AC load.

W przeciwieństwie do tego, spolaryzowane kondensatory, tak jak inne urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, mają niski koszt przeliczany na jednostkę pojemności, jak i mniejszą masę oraz rozmiary, w porównaniu z kondensatorami nie spolaryzowanymi. Te charakterystyki faworyzują wykorzystanie tych kondensatorów aniżeli kondensatorów nie spolaryzowanych. One także okazują relatywnie niską szeregową oporność prądu przemiennego w częstotliwości sieci. Jednakże, one mogą jedynie skutecznie działać z dodatnim napięciem „w kierunku przewodzenia” w stosunku do ich dodatnich oraz ujemnych biegunów. Odwrócone napięcie o dowolnej znacznej wartości powoduje spięcie kondensatora, co zazwyczaj powoduje eksplozję, która może być porównywalna z wybuchem granatu ręcznego. W rzeczywistości, ze stałymi kondensatorami tantalowymi, zwarcie obejmuje spontaniczne spalanie. Stąd, spolaryzowane kondensatory, w większości, nie były ogólnie stosowane w zastosowaniach prądu przemiennego.In contrast, polarized capacitors, like other polarized electric charge storage devices, have a low cost per unit of capacity as well as a lower mass and size compared to non-polarized capacitors. These characteristics favor the use of these capacitors over non-polarized capacitors. They also show relatively low AC series resistance in the grid frequency. However, they can only function effectively with a positive "forward" voltage to their positive and negative poles. Any significant amount of reversed voltage causes the capacitor to short circuit, typically causing an explosion that can be comparable to a hand grenade blast. In fact, with solid tantalum capacitors, the short circuit involves spontaneous combustion. Hence, polarized capacitors, for the most part, have not been generally used in AC applications.

Pos. I - IV przedstawiają rozwiązania znane w stanie techniki.Pos. I-IV represent solutions known in the art.

Pos. I przedstawia model normalnego działania spolaryzowanego elektrolitycznego kondensatora aluminiowego, jak i działania obwodu przy przepięciu oraz w trybie odwrotnego napięcia polaryzowania. Model składa się z szeregowej cewki indukcyjnej 101, szeregowego opornika 102, równoległego opornika 103, diody Zenera 104 oraz spolaryzowanego kondensatora 105. Dioda Zenera 104 modeluje warunki zwarcia w kierunku przewodzenia oraz w przeciwnym kierunku, które jest obecne gdy przyłożone napięcie przekracza napięcie wstecznej polaryzacji o wartości 1,5 V lub warunki polaryzacji w kierunku przewodzenia w przybliżeniu o 50V ponad stałe znamionowe napięcie robocze (WVDC) kondensatora. Cewka indukcyjna 101 jest odpowiednia dla modelowania częstotliwości rezonansu własnego kondensatora. Szeregowy opornik 102 modeluje (mały, mΩ) zastępczy szeregowy opór mierzony podczas pracy kondensatora. Równoległy opornik 103 modeluje (duży, MΩ) zastępczy równoległy opór mierzony w trakcie zjawiska upływu prądu stałego kondensatora. Przy działaniu w niskich częstotliwościach, napięcie polaryzacji przewodzenia będące w zakresie warunków napięcia roboczego urządzenia pozwoli na przepływ prądu sygnału poprzez kondensator kierunkowy 105. Warunki wstecznej polaryzacji będą odpowiednie dla zwarcia poprzez diodę 104.Pos. I shows a model of the normal operation of a polarized aluminum electrolytic capacitor, as well as the operation of the circuit at overvoltage and in reverse bias voltage mode. The model consists of a series inductor 101, a series resistor 102, a parallel resistor 103, a zener diode 104, and a polarized capacitor 105. The zener diode 104 models the short circuit conditions in the forward and reverse direction that is present when the applied voltage exceeds the reverse bias voltage by 1.5V, or a forward bias condition of approximately 50V above the capacitor's Rated Constant Voltage (WVDC). Inductor 101 is suitable for modeling the self-resonance frequency of a capacitor. A series resistor 102 models a (small, mΩ) equivalent series resistance measured while the capacitor is operating. The parallel resistor 103 models the (large, MΩ) equivalent parallel resistance measured during the capacitor DC leakage phenomenon. When operating at low frequencies, a forward bias voltage within the operating voltage conditions of the apparatus will allow the signal current to flow through the direction capacitor 105. The reverse bias conditions will be appropriate for a short circuit through diode 104.

Kondensator będzie działać w odpowiedni sposób pomiędzy napięciem zero wolt oraz napięciem znamionowym prądu stałego. Napięcie polaryzacji wstecznej prądu stałego o wartości równej od co najwyżej około 1,5V do wartości znamionowego napięcia udarowego polaryzacji w kierunku przewodzenia, definiuje zewnętrzne ograniczenia właściwego wykorzystania kondensatora w stanie nieustalonym. Działanie kondensatora poza tym szerokim zakresem napięcia może spowodować powstanie warunków zwarcia. Zazwyczaj istnieje trzeci, parametr wyższego napięcia impulsowego. Nadmierne napięcie w kierunku przewodzenia na kondensatorze powoduje wsteczny przepływ prądu przez diodę Zenera 104. Ta charakterystyka elektryczna jest schematycznie modelowana poprzez przedstawienie diody Zenera 104 równolegle, lecz z przeciwnym ustawieniem polaryzacji w stosunku do kondensatora biegunowego. Zwarcie przez diodę 104, w dowolnym kierunku umożliwia przepływ nadmiernego prądu, zwiększenie emisji ciepła, które powodują uszkodzenie kondensatora. Dlatego, pojedynczy spolaryzowany kondensator zawodzi w normalnym działaniu w sieci zasilania przemiennego.The capacitor will function properly between zero volts and rated DC voltage. A DC reverse bias voltage of from about 1.5V or less to the rated forward bias surge voltage defines the external limits of the proper use of the capacitor in a transient state. Operation of the capacitor outside this wide voltage range can create short-circuit conditions. Typically there is a third, higher pulse voltage parameter. Excessive forward voltage on the capacitor causes current to flow back through the zener diode 104. This electrical characteristic is schematically modeled by depicting the zener diode 104 in parallel but with the opposite polarity to the polar capacitor. A short circuit across diode 104 in either direction allows excessive current to flow, increasing heat emission, which will damage the capacitor. Therefore, a single polarized capacitor fails in normal operation in the AC mains.

Pos. II przedstawia prosty wariant obwodu 250, który ilustruje typowe wykorzystanie kondensatora spolaryzowanego prądem stałym w niewielkich zastosowaniach łączenia sygnałów przemiennych znane ze stanu techniki. Ten obwód elektryczny jest powszechnie używany w ćwiczeniach laboratoryjnych dla studentów elektroniki analogowej oraz jest wykorzystany we wzmacniaczach wielostopniowych. Obwód 250 zawiera źródło sygnału prądu przemiennego 255 nałożone na źródło napięciaPos. II depicts a simple embodiment of circuit 250 that illustrates a typical use of a DC bias capacitor in small AC signal combining applications known in the art. This electrical circuit is commonly used in laboratory exercises for analog electronics students and is also used in multi-stage amplifiers. Circuit 250 includes an AC signal source 255 superimposed on the voltage source

PL 199 220 B1 polaryzacji prądem stałym 260, co umożliwiają zasilacze laboratoryjne. Sygnał prądu przemiennego jest podłączony do obciążenia 266, podczas gdy napięcie polaryzacji prądem stałym jest zablokowane i dodatnio polaryzuje spolaryzowany kondensator 262. Kondensator oraz napięcie polaryzacji prądem stałym są dobrane w taki sposób, że nałożone na siebie napięcia stałe oraz przemienne są cały czas wewnątrz odpowiedniego zakresu napięcia. Przez sekcję wyjściową źródła napięcia przemiennego przechodzi całkowity sygnał wyjściowy źródła prądu stałego i odwrotnie. Gdy sygnał prądu przemiennego zwiększa wartość względem napięcia znamionowego kondensatora, pojawia się zniekształcenie kształtu fali w postaci obcinania wierzchołków. Stąd, najmniejsze zniekształcenia kształtu fali mają miejsce dla małych sygnałów prądu przemiennego. Wartość napięcia polaryzacji jest zazwyczaj rzędu połowy stałego napięcia znamionowego kondensatora. Wierność przenoszenia kształtu fali sygnału przemiennego jest zwiększana podczas zmniejszania napięcia i natężenia sygnału prądu przemiennego.It is possible to use a direct current of 260, which is possible thanks to laboratory power supplies. The AC signal is connected to the load 266, while the DC bias voltage is blocked and positively biases the biased capacitor 262. The capacitor and the DC bias voltage are selected such that the superimposed DC and AC voltages are still within the appropriate range. voltage. The entire output signal of the DC source passes through the output section of the AC voltage source, and vice versa. When the AC signal increases relative to the rated voltage of the capacitor, clipping occurs in the form of peak clipping. Hence, the smallest waveform distortion occurs for small AC signals. The bias voltage is typically in the order of half the capacitor's DC rated voltage. The AC waveform fidelity is improved as the AC signal voltage and strength are reduced.

Nie spolaryzowany kondensator 264 jest przedstawiony w równoległej konfiguracji z kondensatorem spolaryzowanym 262 dla „wygładzania”. Nie spolaryzowane kondensatory wygładzające mogą być wykorzystane do dokładnego regulowania rezonansu, regulowania reaktancji pojemnościowej względem przekładni prądowej, redukowania zastępczego oporu szeregowego (ESR), regulacji szerokości zakresu, ulepszaniu przenoszenia kształtu fali, spłaszczania charakterystyki częstotliwościowej oraz ulepszenie innych takich specyficznych parametrów. Reaktancja pojemnościowa spolaryzowanego kondensatora 262 może zazwyczaj przewyższyć wartość dla kondensatora wygładzającego 264 w przybliżeniu o dwa rzędy wielkości. Nie spolaryzowane kondensatory wygładzające stosowane są do redukowania zakłóceń sygnału.Non-polarized capacitor 264 is shown in parallel configuration with polarized capacitor 262 for "smoothing". Non-polarized smoothing capacitors can be used to fine-tune resonance, adjust the capacitive reactance to the current ratio, reduce equivalent series resistance (ESR), adjust the span width, improve waveform transfer, flatten the frequency response, and improve other such specific parameters. The capacitive reactance of polarized capacitor 262 may typically exceed that of smoothing capacitor 264 by approximately two orders of magnitude. Non-polarized smoothing capacitors are used to reduce signal noise.

Pos. III przedstawia obwód 300, który zawiera źródło zasilania przemiennego 305, ustawione szeregowo przeciwsobne kondensatory 312, 314, wspólnie oznaczone jako 310 oraz obciążenie prądu przemiennego 320. Oznaczenia polaryzacji, powyżej obwodu przedstawiają chwilowe warunki polaryzacji kondensatora 312 w kierunku przewodzenia oraz równoczesne warunki polaryzacji wstecznej kondensatora 314, które mają miejsce podczas dodatniej fazy źródła zasilania przemiennego 305 (oczywiście, polaryzacja będzie odwrócona podczas fazy ujemnej).Pos. III shows a circuit 300 that includes an AC power source 305, series-arranged anti-series capacitors 312, 314, collectively designated 310, and an AC load 320. The polarity markings, above the circuit, show the instantaneous forward bias conditions of the capacitor 312 and the concurrent reverse bias conditions of the capacitor. 314 that take place during the positive phase of the AC power source 305 (obviously, the polarity will be reversed during the negative phase).

Konfiguracja szeregowa przeciwsobnych kondensatorów spolaryzowanych będzie działać w stanie nieustalonym lub w zastosowaniach z ograniczoną wartością prądu. Zastosowana w tak dogodny sposób, konfiguracja szeregowa przeciwsobna wykorzystuje poprzednio opisane działanie wewnętrznej diody Zenera. Jest ona wykorzystywana zazwyczaj w zastosowaniach uruchamiania jednofazowych silników, a jej wadą jest przegrzewanie się oraz krótka trwałość ze względu na zwarcia przy polaryzacji wstecznej. Gdy kondensator 312 jest polaryzowany w kierunku przewodzenia przez źródło zasilania przemiennego, kondensator 314 jest wstecznie spolaryzowany oraz zwiera połówkę fali prądu z obciążeniem 320. W następnej połówce fali, kondensator 314 jest polaryzowany w kierunku przewodzenia, podczas gdy kondensator 312 jest zwarty. Taka konwencjonalna szeregowa konfiguracja przeciwsobna jest godna uwagi ze względu na warunki polaryzacji prądem stałym, które oscylują na bazie pod cykli (połówek cykli).The series configuration of push-pull polarized capacitors will operate in a transient state or in current limited applications. When used in such a convenient way, the push-pull configuration takes advantage of the previously described operation of the internal zener diode. It is typically used in single-phase motor starting applications and has the disadvantage of overheating and short life due to reverse bias short circuits. When capacitor 312 is forward biased by the AC power source, capacitor 314 is reverse biased and shortens half the current wave with load 320. In the next half wave, capacitor 314 is forward biased, while capacitor 312 is shorted. This conventional push-pull series configuration is remarkable because of the DC bias conditions that oscillate on a sub-cycle (half-cycle) basis.

Odnosząc się do Pos. IV, amerykańskie dokumenty patentowe nr 4,672,289 oraz 4,672,290 należące do Gnosha podają ulepszony schemat dla wdrażania szeregowych przeciwsobnych kondensatorów spolaryzowanych w zastosowaniach przemiennoprądowych. Obwód 460 jest przedstawiony na Pos. IV. Obwód 460 zawiera spolaryzowane kondensatory 462, 464 oraz diody 466, 468 w szeregowym połączeniu z źródłem zasilania przemiennego 461 dla napędzania obciążenia zasilania przemiennego 470. Przeciwsobne, symetrycznie spolaryzowane kondensatory 462, 464 są równolegle połączone z wyrównanymi w przeciwnym kierunku, połączonymi szeregowo przeciwsobnymi diodami 466, 468. W czasie pracy, równoległa „bocznikująca dioda (466, 468), odcina maksymalne chwilowe napięcie ujemne przez każdy z kondensatorów, co zabezpiecza każdy spolaryzowany kondensator przed nadmiernym polaryzowaniem wstecznym. Obwód Ghosha zapewnia zewnętrzne dyskretne diody dla bocznikowania prądów wstecznych z dala od każdego z kondensatorów. Charakterystyki podobne do wewnętrznych diod Zenera są zmniejszone. To redukuje zwiększanie emisji ciepła w kondensatorach oraz wydłuża ich oczekiwaną trwałość.Referring to Pos. IV, Gnosh US Patent Nos. 4,672,289 and 4,672,290 provide an improved scheme for implementing anti-series polarized capacitors in AC applications. Circuit 460 is shown in Fig. IV. Circuit 460 includes polarized capacitors 462, 464 and diodes 466, 468 in series with an AC power source 461 to drive an AC power load 470. Opposite, symmetrically biased capacitors 462, 464 are connected in parallel with oppositely aligned, series-connected, anti-push diodes 466 , 468. In operation, a parallel "shunt diode (466, 468) cuts the maximum instantaneous negative voltage through each of the capacitors, which protects each polarized capacitor from excessive reverse biasing. The Ghosh circuit provides external discrete diodes to bypass reverse currents away from each capacitor. Characteristics similar to the internal zener diodes are reduced. This reduces heat emission in the capacitors and extends their expected life.

Niestety, rozwiązanie wykorzystujące diodę bocznikującą posiada pewne wady materiałowe. Każda polaryzacja kondensatora jest uzyskiwana przez pełne napięcie prądu przemiennego, poprzez układ, dla jednej połówki kształtu fali napięcia przemiennego. Stąd, przy zwarciu, uruchomieniu silnika, rozruchu transformatora lub przy podobnych warunkach, całkowite napięcie źródła zasilania przemiennego jest przyłożone na zaciski, każdego szeregowego kondensatora przeciwsobnego, oraz zePL 199 220 B1 społu diod, z 50% cyklem roboczym. Nie jest obecny dzielnik napięcia. Stąd, uzyskana zmienna składowa prądu tętniącego jest ograniczona do dostępnych napięć znamionowych diod, dla podanego stopnia zakłócenia sygnału prądu przemiennego. Dodatkowo, każdy spolaryzowany kondensator jest poddawany wstecznej polaryzacji o niskim napięciu w przybliżeniu przez 50% czasu. Diody zakłócają kształt fali napięcia sieci zasilania przemiennego. Co więcej, obwód samo-polaryzujący nie podlega ograniczeniom prądu diody. To są problemy występujące w warunkach stanu ustalonego, ze względu na straty cieplne, zakłócenia kształtu fali prądu oraz wymagania dotyczące rozmiarów diody. Są one nawet bardziej znaczące w przypadku dla półprzewodników w zastosowaniach w warunkach stanu nieustalonego, przy zakłóceniach, przy rozruchu magnetycznego, rezonansie i/lub uruchamianiu. Całkowity prąd obwodu przepływa poprzez każdą diodę z 50% cyklem roboczym zarówno w stanie ustalonym oraz nieustalonym. To wpływa na znaczące straty ciepła na diodach. Ponadto, samo polaryzująca oscylacja napięcia stałego zakłóca uziemienie układu oraz ponadto dodaje rozpraszanie ciepła. Zakłócenie sygnału prądu przemiennego pojawia się ze względu na tętnienie będące wynikiem nieodpowiedniego stałego napięcia polaryzacji w odniesieniu do wielkości sygnału prądu przemiennego. Energia, która jest wymagana dla ponownego formowania ładunku kondensatora na połowę cyklu jest dalszą stratą energii. Dodatkowo, to poprzednie rozwiązanie nie jest odpowiednie dla zastosowania z innymi spolaryzowanymi urzą dzeniami do przechowywania ł adunku jakimi jest wiele baterii elektrochemicznych.Unfortunately, the bypass diode solution has some material disadvantages. Each capacitor bias is achieved by the full AC voltage, through the circuit, for one half AC waveform. Hence, in a short circuit, motor start, transformer start, or similar conditions, the full voltage of the AC power source is applied across the terminals of each series push-pull capacitor and diode assembly with a 50% duty cycle. There is no voltage divider present. Hence, the obtained variable ripple current component is limited to the available diode rated voltages for a given AC signal distortion degree. In addition, each polarized capacitor is reverse biased at low voltage approximately 50% of the time. Diodes distort the AC voltage waveform. Moreover, the self-polarizing circuit is not subject to diode current limitations. These are steady state problems due to heat loss, current waveform distortions, and diode size requirements. They are even more significant for semiconductor applications in transient, disturbed, magnetic start, resonance and / or actuation applications. The total circuit current flows through each diode with a 50% duty cycle in both steady and transient states. This results in significant heat loss on the diodes. In addition, the self-polarizing DC voltage oscillation disturbs the grounding of the system and further adds heat dissipation. AC signal distortion occurs due to ripple as a result of an inadequate DC bias voltage with respect to the AC signal magnitude. The energy that is required to reform the capacitor charge for half the cycle is a further waste of energy. Additionally, this former approach is not suitable for use with other polarized charge storage devices such as many electrochemical batteries.

Co więcej, obwód wykazuje iż nie jest rozwiązaniem ekonomicznym dla zwiększonych wymagań prądowych. Jeżeli prąd znamionowy zespołu kondensatorów jest podwojony, to samo musi dotyczyć diod, rozpraszaczy ciepła oraz podobnych elementów. To powoduje największe koszty w zastosowaniach dotyczących prądu przemiennego o dużych natężeniach. Jeżeli w celu zwiększenia realizowalnego poziomu napięcia są wymagane dodatkowe szeregowe diody, dodatkowe diody muszą posiadać tę samą obciążalność prądową jak istniejące diody. Spadek napięcia w kierunku przewodzenia każdej istniejącej diody jest dopasowany do spadku napięcia w kierunku przewodzenia każdej dodatkowej jednostki. Stąd, straty mocy oraz generowanie ciepła rośnie proporcjonalnie. Ponadto, strefa martwa w pobliżu zera, każdej diody, jest powielana poprzez liczbę diod w szeregu.Moreover, the circuit shows that it is not an economical solution for the increased current requirements. If the rated current of a capacitor bank is doubled, the same must apply to diodes, heat spreaders and similar components. This causes the greatest cost in high current AC applications. If, in order to increase the realizable voltage level, additional diodes in series are required, the additional diodes must have the same current carrying capacity as the existing diodes. The forward voltage drop of each existing diode is matched with the forward voltage drop of each additional unit. Hence, power loss and heat generation increase proportionally. Moreover, the dead zone near zero of each diode is multiplied by the number of diodes in the series.

Takie zakłócenie kształtu fali, spowodowane rozmieszczeniem przeciwsobnych diod szeregowych, np. w obwodzie Ghosha, oraz charakterystykami wewnętrznymi diody Zenera w konwencjonalnym przeciwsobnym układzie szeregowym, jest więc trudne do kontrolowania. Dodatkowo, obwody Ghosha oraz obwody konwencjonalne wywierają ciągły wpływ oscylacyjny na system uziemienia grądu stałego. Te problemy sprawiają, że urządzenia Ghosha oraz urządzenia konwencjonalne nie są odpowiednie dla ogólnych zastosowań przemiennoprądowych. Te dwie technologie działają poza warunkami pracy niskich sygnałów, gdzie wpływ zakłócenia napięcia przemiennego może być minimalizowany.Such waveform distortion, due to the arrangement of push-pull series diodes, e.g. in a Ghosh circuit, and the intrinsic characteristics of a zener diode in a conventional push-pull series arrangement, is therefore difficult to control. Additionally, the Ghosh circuits and conventional circuits have a continuous oscillating effect on the oak-hornbeam earthing system. These problems make Ghosh devices and conventional devices unsuitable for general AC applications. These two technologies operate outside of low-signal operating conditions, where the impact of AC voltage disturbance can be minimized.

W nawiązaniu do Pos. V, w niemieckim dokumencie patentowym nr DE4401955 należącym do Norberta ujawniony jest obwód 500 do wykorzystania spolaryzowanych kondensatorów w zastosowaniach przemiennoprądowych w warunkach stanu nieustalonego. Według Norberta, obwód 500 jest zaprojektowany aby być pierwotnie przesuwnikiem fazowym służący do uruchamiania jednofazowego silnika asynchronicznego. Obwód 500 składa się z źródła zasilania przemiennego 501, przeciwsobnej pary szeregowej 502, opornika 503, diody 504, obciążenia indukcyjnego 505 oraz przełącznika 506. Dioda 504 oraz opornik 503 są podłączone ciągle do źródła zasilania przemiennego 501 lub przemiennie do różnych ujemnych źródeł napięcia. Po pewnym czasie oczekiwania, z otwartym przełącznikiem 506, połączenie diody oraz opornika będzie stopniowo polaryzować parę kondensatorów w kierunku przewodzenia. Obwód Norberta wstę pnie przygotowuje kondensator dla odpowiedniego uruchamiania obciążenia prądu przemiennego oraz zwiększa oczekiwaną trwałość obwodu w stosunku do trwałości obwodu Ghosha, gdy odpowiedni czas oczekiwania jest możliwy przed uruchomieniem silnika. Układ Norberta pozwala na wykorzystanie diody z mniejszą obciążalnością prądową w porównaniu z obwodem Ghosha. Układ Norberta umożliwia także połączenie o wysokiej impedancji z centralnym węzłem szeregowych kondensatorów przeciwsobnych, w ekonomicznej konfiguracji pojedynczej puszki. Do przygotowania obwodu do użytkowania wymagane są jedynie zewnętrzna dioda, opornik oraz złącza zasilania przemiennego.With reference to Pos. V, in German Patent No. DE4401955 to Norbert, a circuit 500 is disclosed for the use of polarized capacitors in AC applications under transient conditions. According to Norbert, circuit 500 is designed to be primarily a phase shifter for starting a single-phase asynchronous motor. The circuit 500 consists of an AC power source 501, an anti-series pair 502, a resistor 503, a diode 504, an inductive load 505, and a switch 506. The diode 504 and resistor 503 are connected continuously to the AC power source 501 or alternately to different negative voltage sources. After a waiting time, with the switch 506 open, the connection of the diode and the resistor will gradually bias the capacitor pair in the forward direction. The Norbert circuit pre-prepares the capacitor to properly actuate the AC load and increases the expected life of the circuit in relation to that of the Ghosh circuit when a suitable waiting time is possible before starting the motor. The Norbert circuit allows the use of a diode with a lower current-carrying capacity compared to the Ghosh circuit. The Norbert circuit also enables a high impedance connection to the central node of series push-pull capacitors, in an economical single box configuration. Only the external diode, resistor, and AC power connectors are required to prepare the circuit for use.

Niestety, obwód Norberta wymaga znacznej ilości czasu dla polaryzacji kondensatora. Kondensatory są ładowane do wartości nieco niższej od napięcia przemiennego (od szczytu do zera). Z tego powodu, obwód Norberta jest niekompatybilny z zastosowaniem spolaryzowanych kondensatorów pracujących przy niskich napięciach w zastosowaniach systemu zasilania napięciem przemiennym.Unfortunately, the Norbert circuit requires a considerable amount of time to bias the capacitor. The capacitors are charged to a value slightly below the alternating voltage (peak to zero). For this reason, the Norbert circuit is incompatible with the use of low voltage polarized capacitors in AC power system applications.

PL 199 220 B1PL 199 220 B1

Dodatkowo, obwód jest nieodpowiedni do wykorzystania z innymi spolaryzowanymi urządzeniami do gromadzenia ładunku takimi jak baterie elektrochemiczne. Co więcej, obwód Norberta jest nieodpowiedni dla ciągłej pracy, ze względu na to, że ponownie formowany ładunek pogarsza swoją jakość po jakimś czasie, jeżeli silnik jednofazowy lub inne obciążenie pozostaje podłączone po uruchomieniu. Obwód będzie się wtedy zachowywać identycznie jak konwencjonalny obwód, o nie naładowanej przeciwsobnej konfiguracji szeregowej. Obwód Norberta będzie wtedy wykazywać wady związane z tę tnieniem kształ tu fali sygnał u prądu przemiennego z powodu rozszerzenia wymogów dla niskich sygnałów przemiennych w przypadku stanu ustalonego.Additionally, the circuit is unsuitable for use with other polarized charge storing devices such as electrochemical batteries. Moreover, a Norbert circuit is unsuitable for continuous operation, as the reformed charge deteriorates in quality over time if a single-phase motor or other load remains connected after startup. The circuit will then behave identically to a conventional circuit having an uncharged push-pull series configuration. The Norbert circuit will then suffer from the drawback of this AC signal waveform due to the extended steady state requirements for low AC signals.

Zgodnie z tym, istnieje potrzeba ulepszonego sposobu oraz obwodu, wykorzystujących urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku, takich jak kondensatory spolaryzowane w zastosowaniach przemiennoprądowych włączając w to zastosowania przemiennoprądowe w stanie ustalonym.Accordingly, there is a need for an improved method and circuit employing polarized charge storage devices such as polarized capacitors in AC applications including steady state AC applications.

Przedmiotem wynalazku jest układ do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego przeznaczony do pracy w sieci prądu przemiennego w skład, której wchodzi źródło zasilania prądem przemiennym oraz co najmniej jedno obciążenie połączone ze źródłem zasilania prądem przemiennym i otrzymujące sygnał prądu przemiennego, zawierający co najmniej pierwsze i drugie urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego znajdujące się w szeregowej konfiguracji przeciwsobnej, czynnie podłączone do sieci prądu przemiennego i przyjmujące sygnał prądu przemiennego, oraz co najmniej jedno źródło zasilania prądem stałym podłączone do pierwszego oraz drugiego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego.The invention relates to a polarized electric charge storage system for operation in an AC network comprising an AC power source and at least one load connected to an AC power source and receiving an AC signal, including at least a first and a second device for receiving an AC signal. Polarized electric charge storage in a series push-pull configuration, actively connected to an AC grid and receiving an AC signal, and at least one DC power source connected to the first and second PECS devices.

Istotą wynalazku jest to, że układ zawiera co najmniej jedno źródło zasilania prądem stałym podłączone do pierwszego oraz drugiego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, korzystnie kondensatorów, utrzymujące w sposób ciągły, obydwa - pierwsze i drugie urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku w stanie spolaryzowania w kierunku przewodzenia, gdy działa na nie sygnał prądu przemiennego.The essence of the invention is that the system comprises at least one DC power source connected to the first and second PECS devices, preferably capacitors, continuously maintaining both the first and the second PECS polarized in the direction of polarization. conduction when they are acted on by an AC signal.

Korzystnie, układ według wynalazku zawiera elementy blokujące przepływ sygnału prądu przemiennego przez co najmniej jedno źródło zasilania prądem stałym.Preferably, the system of the invention includes means to block an AC signal from flowing through the at least one DC power source.

Korzystnie, szeregowa przeciwsobna konfiguracja urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego jest podłączona w boczniku z obciążeniem prądu przemiennego.Preferably, the series push-pull configuration of the PECS devices is connected in a shunt with an AC load.

W innym korzystnym wariancie wynalazku, szeregowa przeciwsobna konfiguracja urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego jest podłączona szeregowo pomiędzy źródłem zasilania prądem przemiennym oraz obciążeniem prądu przemiennego.In another preferred embodiment of the invention, the series push-pull configuration of the PECS devices is connected in series between the AC power source and the AC load.

Korzystnie, co najmniej jedna końcówka wyjściowa co najmniej jednego źródła zasilania prądem stałym jest elektrycznie odizolowana od co najmniej jednego źródła zasilania prądem przemiennym.Preferably, at least one output terminal of the at least one DC power source is electrically insulated from the at least one AC power source.

Korzystnie, co najmniej jedno źródło zasilania prądem stałym jest nieuziemione.Preferably, at least one DC power source is unearthed.

Korzystnie, co najmniej jedna końcówka wyjściowa co najmniej jednego źródła zasilania prądem stałym jest czynnie podłączona do uziemienia układu prądu przemiennego.Preferably, at least one output terminal of the at least one DC power source is operatively connected to the AC system ground.

Korzystnie, pierwsze i drugie urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, korzystnie kondensatory, są symetrycznie spolaryzowane prądem stałym względem siebie.Preferably, the first and second PECS devices, preferably capacitors, are symmetrically DC polarized with respect to each other.

Korzystnie, pierwsze i drugie urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, korzystnie kondensatory, są połączone wzajemnie w węźle złącza prądu stałego, przy czym urządzenie ponadto zawiera co najmniej jedno urządzenie blokujące prąd przemienny, podłączone pomiędzy węzłem złącza prądu stałego oraz węzłem odniesienia prądu stałego.Preferably, the first and second PECS devices, preferably capacitors, are interconnected at a DC junction node, the device further comprising at least one AC blocking device connected between the DC junction node and the DC reference node.

Korzystnie, co najmniej jedno urządzenie blokujące prąd przemienny zawiera opornik o wystarczająco wysokiej impedancji w porównaniu z pierwszym oraz drugim urządzeniem do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego.Preferably, the at least one AC blocking device comprises a resistor with a sufficiently high impedance compared to the first and second PECS devices.

Korzystnie, węzeł złącza prądu stałego zawiera co najmniej jedno urządzenie przemiennoprądowe pomiędzy pierwszym oraz drugim urządzeniem do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego.Preferably, the DC junction node includes at least one AC device between the first and second PECS devices.

Korzystnie, układ według wynalazku zawiera dodatkowo urządzenie blokujące prąd przemienny pomiędzy węzłem złącza prądu stałego oraz innym węzłem pierwszego oraz drugiego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego.Preferably, the system of the invention further comprises an AC blocking device between the DC junction node and another node of the first and second PECS devices.

PL 199 220 B1PL 199 220 B1

Korzystnie, co najmniej jedno źródło zasilania prądem stałym zawiera pierwsze oraz drugie źródło zasilania prądem stałym dla oddzielnego polaryzowania pierwszego oraz drugiego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego.Preferably, the at least one DC power source includes a first and a second DC power source to bias the first and second PECS devices separately.

Korzystnie, pierwsze źródło zasilania prądem stałym znajduje się w boczniku do pierwszego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego.Preferably, the first DC power source is provided in the shunt to the first PECS.

Korzystnie, układ według wynalazku zawiera ponadto urządzenie blokujące prąd przemienny połączone czynnie pomiędzy pierwszym źródłem zasilania prądem stałym oraz pierwszym urządzeniem do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego.Preferably, the system of the invention further comprises an AC blocking device operatively connected between the first DC power source and the first PECS device.

Korzystnie, drugie źródło zasilania prądem stałym jest w układzie równoległym względem drugiego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego.Preferably, the second DC power source is in a configuration parallel to the second PECS.

W innym korzystnym wariancie wynalazku, drugie ź ródł o zasilania prą dem stał ym jest podłączone równolegle do co najmniej drugiego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego przez co najmniej jedno urządzenie blokujące prąd przemienny.In another preferred embodiment of the invention, the second DC power source is connected in parallel to the at least second PECS device through at least one AC blocking device.

Korzystnie, co najmniej jedna końcówka pierwszego źródła zasilania prądem stałym oraz co najmniej jedna końcówka wyjściowa drugiego źródła zasilania prądem stałym są nieuziemione.Preferably, at least one terminal of the first DC power source and at least one output terminal of the second DC power source are unearthed.

W innym korzystnym wariancie według wynalazku, co najmniej jedna końcówka pierwszego źródła zasilania prądem stałym oraz co najmniej jedna końcówka wyjściowa drugiego źródła zasilania prądem stałym są odizolowane elektrycznie od źródła zasilania prądem przemiennym.In another preferred embodiment of the invention, at least one terminal of the first DC power source and at least one output terminal of the second DC power source are electrically insulated from the AC power source.

Korzystnie, co najmniej jedno źródło zasilania prądem stałym zawiera pierwsze źródło zasilania prądem stałym posiadające pierwszą oraz drugą końcówkę wyjściową zapewniającą potencjał prądu stałego, przy czym pierwsza końcówka wyjściowa jest połączona z węzłem złącza prądu stałego a druga koń cówka wyjś ciowa jest połączona z innym wę z ł em pierwszego i drugiego urzą dzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego.Preferably, the at least one DC power source includes a first DC power source having a first and a second output terminal for providing a DC potential, the first output terminal being connected to a DC junction node and the second output terminal being connected to the other terminal of the DC voltage. the first and second polarized electric charge storage devices.

Korzystnie, układ według wynalazku zawiera ponadto co najmniej jedno urządzenie blokujące prąd przemienny połączone szeregowo pomiędzy węzłem złącza prądu stałego oraz pierwszą końcówką wyjściową.Preferably, the system of the invention further comprises at least one AC blocking device connected in series between the DC junction node and the first output terminal.

W innym korzystnym wariancie wedł ug wynalazku, ukł ad wedł ug wynalazku ponadto zawiera co najmniej jedno urządzenie blokujące prąd przemienny połączone szeregowo pomiędzy innym węzłem pierwszego oraz drugiego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego oraz drugą końcówką wyjściową.In another preferred embodiment of the invention, the system of the invention further comprises at least one AC blocking device connected in series between another node of the first and second PECS and the second output terminal.

Korzystnie, sieć prądu przemiennego jest wielofazową siecią prądu przemiennego z odgałęzieniem prądu przemiennego dla każdej fazy sieci, przy czym pierwsze urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego stanowi część pierwszego odgałęzienia prądu przemiennego, a drugie urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego stanowi część drugiego odgałęzienia prądu przemiennego.Preferably, the AC network is a multiphase AC network with an AC tap for each phase of the network, the first PECS device being part of the first AC tap and the second PECS device part of the second AC branch.

W innym korzystnym wariancie wynalazku, sieć prądu przemiennego jest wielofazową siecią prądu przemiennego z odgałęzieniem prądu przemiennego dla każdej fazy sieci, przy czym pierwsze oraz drugie urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego stanowią część pierwszego odgałęzienia prądu przemiennego.In another preferred embodiment of the invention, the AC network is a multiphase AC network with an AC tap for each phase of the network, the first and second PECS devices being part of the first AC branch.

Korzystnie, konfiguracja urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, korzystnie kondensatorów, jest czynnie włączona do sieci prądu przemiennego dla pracy w stanie ustalonym.Preferably, the configuration of PECS devices, preferably capacitors, is actively connected to the AC network for steady state operation.

Korzystnie, oba urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, korzystnie kondensatory, są zamontowane we wspólnej obudowie.Preferably, both PECS devices, preferably capacitors, are mounted in a common housing.

Korzystnie, pierwsze oraz drugie urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, korzystnie kondensatory, są zawieszone w płynie dielektrycznym oraz przymocowane do obudowy łącznikiem izolującym, gdzie obudowa stanowi pojemnik zabezpieczony przed porażeniem elektrycznym przy dotyku.Preferably, the first and second PECS devices, preferably capacitors, are suspended in the dielectric fluid and attached to the housing by an insulating connector, the housing being a container that is protected against electric shock upon contact.

Korzystnie, obciążenie stanowi przemiennoprądowy jednofazowy silnik indukcyjny z fazą pomocniczą, a urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego są połączone szeregowo pomiędzy źródłem zasilania prądem przemiennym oraz uzwojeniem silnika indukcyjnego z fazą pomocniczą prądu przemiennego i pozostają połączone w trakcie ciągłej pracy silnika.Preferably, the load is an AC auxiliary phase single phase induction motor and the PECS devices are connected in series between the AC power source and the induction motor winding with the AC auxiliary phase and remain connected during continuous operation of the motor.

Korzystnie, urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego są częścią obwodu filtra LC zawierającego cewkę indukcyjną, przy czym obwód filtra LC jest zestrojony do podstawowej częstotliwości mocy oraz dodatkowo zawiera przełącznik do bocznikowania urządzeń doPreferably, the polarized electric charge storage devices are part of an LC filter circuit including an inductor, the LC filter circuit is at a fundamental power frequency and additionally includes a switch for bypassing the devices to bypass the induction coil.

PL 199 220 B1 przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego po wykryciu zakłócenia w dalszej części obwodu.Storage of the polarized electric charge upon detection of a disturbance downstream in the circuit.

Korzystnie, źródło zasilania prądem przemiennym stanowi pierwsze źródło zasilania przemiennego, zaś drugie źródło zasilania prądem przemiennym o innym napięciu przemienne niż napięcie pierwszego źródła zasilania prądem przemiennym, jest czynnie podłączone do pierwszego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego poprzez prostownik ograniczający natężenie prądu.Preferably, the AC power source is the first AC power source, and the second AC power source of a different AC voltage from that of the first AC power source is operatively connected to the first PECS via a current limiting rectifier.

Korzystnie, napięcia stałe polaryzujące pierwsze oraz drugie urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego znoszą się wzajemnie.Preferably, the DC voltages biasing the first and second PECs cancel each other out.

Korzystnie, układ według wynalazku zawiera ponadto urządzenie przemiennoprądowe umieszczone pomiędzy szeregowymi przeciwsobnymi urządzeniami do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, przy czym urządzenie przemiennoprądowe działa przy innym poziomie napięcia prądu stałego niż podłączony układ prądu przemiennego.Preferably, the system of the invention further comprises an AC device disposed between the series opposed PEC devices, the AC device operating at a different DC voltage level than the connected AC system.

Korzystnie, urządzenie przemiennoprądowe zawiera źródło zasilania prądem stałym.Preferably, the AC device comprises a DC power source.

Korzystnie, część źródła zasilania prądem stałym jest czynnie włączona pomiędzy szeregowymi przeciwsobnymi urządzeniami do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego i polaryzuje prądem stałym w kierunku przewodzenia pierwsze i drugie urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego.Preferably, a portion of the DC power source is actively connected between the series anti-series PEC devices and conductively biases the first and second PECS devices in the forward direction.

Korzystnie, szeregowe przeciwsobne urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego łączą w ramach układu przemiennoprądowego, neutralny węzeł prądu przemiennego z węzłem uziemionym.Preferably, the series push-pull polarized electric charge storage devices connect, within the AC system, the neutral AC node to the grounded node.

Korzystnie, pierwsze oraz drugie urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego posiadają dodatni oraz ujemny węzeł, przy czym co najmniej dodatnie lub ujemne węzły z pierwszego oraz drugiego urzą dzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego są dla prądu stałego połączone razem.Preferably, the first and second PECS have a positive and negative node, at least the positive or negative nodes from the first and second DC electric charge storage devices are connected together.

Korzystnie, dla prądu stałego, dodatnie węzły z pierwszego oraz drugiego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego są połączone razem oraz ujemne węzły z pierwszego oraz drugiego urzą dzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego są połączone razem.Preferably, for direct current, the positive nodes from the first and second PECS are connected together and the negative nodes from the first and second PECs are connected together.

Korzystnie, układ według wynalazku zawiera ponadto co najmniej jedno dodatkowe urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego połączonych w boczniku z drugim urządzeniem do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, przy czyn co najmniej jedno dodatkowe urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego znajduje się w konfiguracji szeregowej przeciwsobnej z pierwszym urzą dzeniem do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego.Advantageously, the system of the invention further comprises at least one additional PECS device connected in a shunt to a second PEC device, the at least one PECS device being in an anti-series configuration with the first PEC device. polarized electric charge storage.

Korzystnie, co najmniej jedno dodatkowe urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego jest również w szeregowej przeciwsobnej konfiguracji z drugim urządzeniem do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, przy czym pierwsze, drugie oraz co najmniej jedno dodatkowe urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego znajdują się względem siebie w szeregowej konfiguracji przeciwsobnej.Preferably, the at least one additional PECS device is also in series opposing configuration with the second PEC device, the first, second, and at least one additional PECS device being in series with each other. push-pull.

Korzystnie, układ według wynalazku zawiera ponadto jeden albo więcej połączonych ze sobą zestawów czynnie spolaryzowanych w kierunku przewodzenia szeregowych przeciwsobnych urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, oraz przyłączonych do pierwszego i drugiego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, w szeregowej konfiguracji przeciwsobnej w węźle złącza prądu stałego, tworząc układ dzielnika prądu przemiennego.Preferably, the system of the invention further comprises one or more sets of forwardly biased series electric charge storage devices connected to each other and connected to the first and second PECS devices in a series push-pull configuration at the DC junction node. creating an AC divider circuit.

W innym korzystnym wariancie według wynalazku, układ według wynalazku zawiera ponadto kondensator nie-biegunowy połączony równolegle z co najmniej pierwszym urządzeniem do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, korzystnie kondensatorem.In another preferred embodiment of the invention, the circuit according to the invention further comprises a non-polar capacitor connected in parallel with at least the first polarized electric charge storage device, preferably a capacitor.

Korzystnie, szeregowe przeciwsobne urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, korzystnie kondensatory, stosowane są w układzie prądu przemiennego w stanie ustalonym.Preferably, anti-series PECS devices, preferably capacitors, are used in a steady state AC system.

Korzystnie, pierwsze oraz drugie urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, korzystnie kondensatory, w układzie szeregowym przeciwsobnym są zawieszone w pł ynie dielektrycznym oraz przymocowane do obudowy łącznikiem izolują cym, gdzie obudowa staPL 199 220 B1 nowi pojemnik zabezpieczony przed porażeniem elektrycznym przy dotyku oraz zawiera elektryczne styki połączeniowe.Preferably, the first and second PECS, preferably capacitors, in a series push-pull configuration are suspended in a dielectric fluid and attached to the housing by an insulating connector, the housing being a touch-proof container and containing electrical connection contacts.

Przedmiotem wynalazku jest również sieć prądu przemiennego zawierająca źródło zasilania prądem przemiennym, obciążenie prądu przemiennego czynnie podłączone do źródła zasilania prądem przemiennym, charakteryzująca się tym że zawiera układ do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego według wynalazku.The invention also relates to an ac network comprising an ac power source, an ac load operatively connected to an ac power source, characterized in that it includes the polarized electric charge storage system of the invention.

Kolejnym przedmiotem wynalazku jest także sposób wykorzystywania urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego w sieci prądu przemiennego zawierającej źródło zasilania prądem przemiennym oraz czynnie podłączone obciążenie prądu przemiennego, w którym przyłącza się co najmniej pierwsze oraz drugie urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego w konfiguracji szeregowej przeciwsobnej do sieci prądu przemiennego, i przykłada się do tych urządzeń sygnał prądu przemiennego; oraz polaryzuje się urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego w kierunku przewodzenia przy wykorzystaniu co najmniej jednego napięcia prądu stałego.Another object of the invention is also a method of using polarized electric charge storage devices in an AC network having an AC power source and an actively connected AC load in which at least a first and a second polarized electric charge storage device are connected in an anti-series configuration to the network. alternating current, and an ac signal is applied to these devices; and biasing the polarized electric charge storage devices in the forward direction using at least one DC voltage.

Istotą wynalazku jest to, że oba urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, korzystnie kondensatory, polaryzuje się w sposób ciągły w trakcie działania sieci prądu przemiennego.The essence of the invention is that both polarized electric charge storage devices, preferably capacitors, are continuously polarized during operation of the AC network.

Korzystnie, do pierwszego oraz drugiego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego przykłada się napięcia prądu stałego, które znoszą się wzajemnie w odniesieniu do sieci prądu przemiennego.Preferably, DC voltages are applied to the first and second PECS devices which cancel each other out with respect to the AC network.

Korzystnie, przyłączenie szeregowych przeciwsobnych urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego obejmuje przyłączenie pierwszego oraz drugiego kondensatora spolaryzowanego.Preferably, connecting the series of push-pull PECS devices includes connecting a first and a second polarized capacitor.

Korzystnie, pierwszy oraz drugi kondensator spolaryzowany łączy się razem w węźle złącza prądu stałego, przy czym dodatkowo przyłącza się urządzenie blokujące prąd przemienny pomiędzy węzłem złącza prądu stałego oraz punktem odniesienia co najmniej jednego źródła zasilania prądem stałym.Preferably, the first and second polarized capacitors are connected together in a DC junction node, and an AC blocking device is additionally connected between the DC junction node and the reference point of the at least one DC power source.

W innym korzystnym wariancie wynalazku, przyłączenie szeregowych przeciwsobnych urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego do sieci prądu przemiennego obejmuje przyłączenie szeregowych, przeciwsobnych kondensatorów spolaryzowanych w ukł adzie szeregowym pomię dzy ź ródł em zasilania prądem przemiennym oraz obciążeniem prą du przemiennego.In another preferred embodiment of the invention, connecting the series push-pull polarized electric charge storage devices to the AC network comprises connecting the series, push-pull polarized capacitors in series between the AC power source and the AC load.

Korzystnie, w sposobie według wynalazku dodatkowo reguluje się impedancję sieci prądu przemiennego widzianą przez źródło zasilania prądem przemiennym, poprzez włączanie urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego w konfiguracji szeregowej przeciwsobnej do sieci w sposób kontrolowany.Advantageously, the method of the invention further adjusts the impedance of the AC network as seen by the AC power source by switching the PECS devices in a series push-pull configuration in a controlled manner.

Korzystnie, urządzenia w konfiguracji szeregowej przeciwsobnej włącza się w sposób kontrolowany do sieci przy wykorzystaniu przełącznika elektrycznego.Preferably, devices in a push-pull series configuration are controlled to the network by means of an electrical switch.

Korzystnie, w sposobie według wynalazku zmienia się parametry sieci prądu przemiennego poprzez zmienianie temperatury urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego w sposób kontrolowany.Advantageously, in the method of the invention, the parameters of an AC network are altered by changing the temperature of the PECS in a controlled manner.

Korzystnie, temperaturę urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, korzystnie kondensatorów, zmienia się w sposób kontrolowany przy pomocy wymienników ciepła.Preferably, the temperature of PECS devices, preferably capacitors, is controlled in a controlled manner by means of heat exchangers.

Korzystnie, w sposobie według wynalazku, dodatkowo podłącza się elementy opornikowe w boczniku z pierwszym i drugim urządzeniem do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, polaryzujące te urządzenia w kierunku przewodzenia oraz utrzymujące je w stanie równowagi, gdy są stosowane w układzie dzielnika napięcia.Preferably, in the method of the invention, the shunt resistor elements are additionally connected to the first and second PECS devices, biasing these devices forward and keeping them in equilibrium when used in a voltage divider circuit.

Korzystnie, do pierwszego oraz drugiego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego dodatkowo podłącza się czynnie co najmniej jeden opornik upływowy, rozładowujący napięcie polaryzacji przyłożone na urządzeniach do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego.Preferably, at least one leakage resistor for discharging the bias voltage applied to the PECS devices is additionally actively connected to the first and second PECS devices.

Korzystnie, do każdego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego przykłada się mniejszą wartość napięcia prądu przemiennego od wartości stałego napięcia polaryzacji przykładanej do tych urządzeń.Preferably, each PEC voltage is applied to an AC voltage that is lower than the DC bias voltage applied to the devices.

Korzystnie, wartość nakładających się napięć prądu stałego i prądu przemiennego, które przykłada się do urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego w stanie ustalo10Preferably, the value of the DC and AC voltage overlaps that are applied to the PECS devices in steady state.

PL 199 220 B1 nym, mieści się w zakresie napięcia znamionowego każdego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego.This is within the rated voltage range of each PECS.

Korzystnie, do pierwszego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego podłącza się w boczniku co najmniej jedno elektrycznie odizolowane źródło polaryzacji prądem stałym, dla wykorzystania w układzie prądu przemiennego w stanie ustalonym.Preferably, at least one electrically isolated DC bias source is connected to the first PECS device in the shunt for use in a steady state AC system.

W innym wariancie według wynalazku, do pierwszego urzą dzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego podłącza się w boczniku co najmniej jedno elektrycznie odizolowane źródło polaryzacji prądem stałym, dla wykorzystania w układzie prądu przemiennego w stanie nieustalonym.In another embodiment of the invention, at least one electrically isolated DC bias source is connected to the first PECS device in a shunt for use in a transient AC system.

Korzystnie, w sposobie według wynalazku stosuje się mostek prostujący, izolujący elektrycznie wyprostowany prąd stały ładujący w sposób ciągły pierwsze urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego.Preferably, a rectifying bridge is used in the method of the invention to isolate the electrically rectified direct current continuously charging the first polarized electric charge storage device.

Korzystnie, izoluje się elektrycznie, co najmniej jeden biegun prądu stałego źródła polaryzacji prądem stałym od co najmniej jednego źródła zasilania prądem przemiennym, utrzymując stałą polaryzację w kierunku przewodzenia pierwszego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego.Preferably, at least one DC pole of the DC bias source is electrically isolated from the at least one AC power source while keeping the forward bias of the first electric charge storage device constant.

Urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego zapewniają w ekonomiczny sposób, najwyższą dostępną reaktancję pojemnościową. Niniejszy wynalazek pozwala na bezpośrednie wykorzystanie urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego takich jak spolaryzowane kondensatory lub baterie elektrochemiczne w ogólnych zastosowaniach przemiennoprądowych z nowatorską topologią obwodu. W jednym wariancie, przeciwsobne konfiguracje szeregowe pierwszego oraz drugiego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego są wykorzystane wewnątrz sieci zasilania przemiennego dla polepszenia działania sieci zasilania przemiennego. W celu utrzymania urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego w stanie spolaryzowanym w kierunku przewodzenia, gdy na ich zaciski jest przyłożony sygnał zasilania przemiennego, zapewnione jest co najmniej jedno źródło zasilania prądem stałym. Sygnał zasilania przemiennego, który napędza obciążenie prądu przemiennego, przyłożony jest do przeciwsobnych urządzeń szeregowych. Urządzenia są wystarczająco polaryzowane przez przynajmniej jedno źródło zasilania prądem stałym o tak, że pozostają one polaryzowane w kierunku przewodzenia podczas połączenia z sygnałem zasilania przemiennego.Polarized electric charge storage devices economically provide the highest capacitive reactance available. The present invention allows the direct use of polarized electric charge storage devices such as polarized capacitors or electrochemical batteries in general AC applications with novel circuit topology. In one embodiment, the anti-series configurations of the first and second PECS devices are used within the ac grid to improve the operation of the ac grid. In order to keep the PECS devices forward biased when an ac signal is applied to their terminals, at least one DC power source is provided. The AC signal that drives the AC load is applied to push-pull series devices. The devices are sufficiently polarized by at least one DC power source such that they remain forward biased when connected to the AC signal.

Powyższe zdania nakreślają raczej szeroko cechy oraz techniczne zalety niniejszego wynalazku by szczegółowy opis wynalazku, który znajduje się w kolejnych akapitach mógł być lepiej zrozumiany. Dodatkowe cechy oraz zalety wynalazku, które tworzą przedmiot wynalazku, będą opisane poniżej. Dla specjalistów w dziedzinie powinno być zrozumiałe, że koncepcja oraz konkretne warianty wynalazku mogą być łatwo wykorzystane jako podstawa dla modyfikowania lub konstruowania innych struktur wypełniających te same cele co niniejszy wynalazek. Powinno być również zrozumiałe dla specjalistów w dziedzinie, że takie równoważne konstrukcje nie odchodzą od ducha oraz zakresu wynalazku określonego w zastrzeżeniach.The above sentences outline rather broadly the features and technical advantages of the present invention so that the detailed description of the invention which appears in the following paragraphs may be better understood. Additional features and advantages of the invention that form the subject matter of the invention will be described below. It should be understood by those skilled in the art that the concept and specific variations of the invention can readily be used as a basis for modifying or constructing other structures to fulfill the same purposes as the present invention. It should also be understood by those skilled in the art that such equivalent structures do not depart from the spirit and scope of the invention as defined in the claims.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania przedstawiony jest na rysunku na którym:The subject of the invention in an exemplary embodiment is shown in the drawing where:

Figura 6A przedstawia obwód zasilania prądem przemiennym składający się z szeregowych spolaryzowanych kondensatorów w konfiguracji przeciwsobnej, spolaryzowanych w kierunku przewodzenia, według niniejszego wynalazku, z pominięciem szczegółów obwodu polaryzacji prądem stałym.Figure 6A shows an AC power circuit of a series of forward-biased, forward-biased capacitors in accordance with the present invention, disregarding the details of the DC bias circuit.

Figura 6B przedstawia obwód zasilania prądem przemiennym składający się z szeregowych spolaryzowanych kondensatorów w konfiguracji przeciwsobnej, spolaryzowanych w kierunku przewodzenia, według niniejszego wynalazku, z urządzeniem zasilania prądem przemiennym, oddzielającym dodatni węzeł zasilania prądem stałym, z pominięciem szczegółów polaryzacji.Figure 6B shows an AC power circuit of forward-biased series polarized capacitors according to the present invention with an AC power device separating the positive DC power node with bias details omitted.

Figura 7 przedstawia szeregowy, przeciwsobny, symetryczny układ kondensatorów spolaryzowanych prądem stałym w ograniczonym zastosowaniu przemiennoprądowym według niniejszego wynalazku.Figure 7 shows a series, push-pull, symmetrical arrangement of DC biased capacitors in limited AC application according to the present invention.

Figura 8 przedstawia jeden z obwodów według niniejszego wynalazku.Figure 8 shows one of the circuits of the present invention.

Figura 9 przedstawia inny wariant obwodu według niniejszego wynalazku.Figure 9 shows another circuit variant according to the present invention.

Figura 10 przedstawia jeden z wariantów obwodu dla zastosowania niniejszego wynalazku.Figure 10 shows one circuit variant for use in the present invention.

Figura 11 ilustruje układ łączący moc pojemnościową wykorzystujący inny wariant niniejszego wynalazku.Figure 11 illustrates a capacitive power combiner employing another embodiment of the present invention.

PL 199 220 B1PL 199 220 B1

Figura 12 przedstawia szeregowy trójfazowy, trójprzewodowy układ zasilania prądem przemiennym zawierający polaryzowane w kierunku przewodzenia, szeregowe, przeciwsobne kondensatory spolaryzowane, według przedstawionego wynalazku, z pominięciem szczegółów obwodu polaryzacji prądem stałym.Figure 12 shows a series three-phase three-wire AC power system including forward-polarized series anti-series polarized capacitors in accordance with the present invention, disregarding the details of the DC bias circuit.

Figura 13 przedstawia trójfazowy, czteroprzewodowy układ zasilania prądem przemiennym zawierający wariant niniejszego wynalazku.Figure 13 illustrates a three phase four wire AC power system incorporating an embodiment of the present invention.

Figura 14 przedstawia naprzemienny trójfazowy, czteroprzewodowy układ zasilania prądem przemiennym zawierający inny wariant niemniejszego wynalazku.Figure 14 shows an alternating three-phase four-wire AC power system incorporating another embodiment of the non-minor invention.

Figura 15 przedstawia dodatkowy trójfazowy, czteroprzewodowy układ zasilania prądem przemiennym zawierający wariant niniejszego wynalazku.Figure 15 illustrates an additional three phase four wire AC power system incorporating an embodiment of the present invention.

Figura 16 przedstawia jeden obwód wysokoprądowy z wdrożeniem 4n+ niniejszego wynalazku, z pominięciem szczegółów związanych ze źródłem zasilania prądem stałym.Figure 16 shows one high current circuit implementing a 4n + of the present invention, omitting the details of the DC power source.

Figura 17 przedstawia proste przedstawienie wysokoprądowego zastosowania kondensatora spolaryzowanego 4n+ oraz układu polaryzacyjnego według niniejszego wynalazku.Figure 17 shows a simple representation of the high current application of a 4n + polarized capacitor and a polarization circuit according to the present invention.

Figura 18 przedstawia naprzemienną, wariant niniejszego wynalazku.Figure 18 shows an alternate embodiment of the present invention.

Figura 19 przedstawia dwa zwoje silnika indukcyjnego jednofazowego z fazą pomocniczą, odpowiedniego dla ciągłego działania przy zasilaniu z jednofazowego źródła zasilania prądem przemiennym, wykorzystującego wariancie niniejszego wynalazku.Figure 19 shows two windings of a single phase, auxiliary phase induction motor suitable for continuous operation on a single phase AC power source employing an embodiment of the present invention.

Figura 20 przedstawia filtr indukcyjny środkowo-przepustowy z urządzeniem rozstrajającym dla ograniczania prądu wywołanego przez zakłócenia, w innym wariancie niniejszego wynalazku.Figure 20 shows a bandpass inductive filter with a detuning device for noise-induced current limitation, in another embodiment of the present invention.

Figura 21 przedstawia bezpieczną elektrycznie, termicznie przewodzącą strukturę do regulacji temperatury kondensatora oraz elektrycznych parametrów w innym wariancie niniejszego wynalazku.Figure 21 shows an electrically safe, thermally conductive structure for controlling the temperature of the capacitor and the electrical parameters in another embodiment of the present invention.

Figura 22 przedstawia sposób dla ustanowienia warunków przenoszenia niskiego sygnału o polaryzacji w kierunku przewodzeni, odpowiedni do zastosowań w stanie nieustalonym, który może być dostosowany do pracy ciągłej w innym wariancie niniejszego wynalazku.Figure 22 illustrates a method for establishing low forward bias signal transmission condition suitable for transient applications and may be adapted for continuous operation in another embodiment of the present invention.

Figura 23 przedstawia prosty obwód kontrolujący polaryzację w innym wariancie niniejszego wynalazku, odpowiedni do pracy ciągłejFigure 23 shows a simple polarity checking circuit in another embodiment of the present invention suitable for continuous operation

Figura 23 A jest uproszczonym schematem mechanizmu ładowania z fig. 23.Figure 23A is a schematic diagram of the loading mechanism of Figure 23.

Figura 24 przedstawia jeszcze inny wariant niniejszego wynalazku z pasywnym obwodem polaryzującym podobnym do fig. 23.Figure 24 shows yet another embodiment of the present invention with a passive bias circuit similar to Figure 23.

Figura 25 przedstawia przeciwsobną konfigurację szeregową niniejszego wynalazku, w której źródło zasilania prądem przemiennym oddziela ujemne zaciski kondensatorów, a obciążenie prądu przemiennego oddziela dodatnie zaciski kondensatorów.Figure 25 shows a push-pull series configuration of the present invention where the AC power source separates the negative terminals of the capacitors and the AC load separates the positive terminals of the capacitors.

Figura 26 przedstawia wykorzystanie pojedynczego źródła zasilania prądem stałym o niskim napięciu do polaryzacji dwóch par przeciwsobnych kondensatorów spolaryzowanych ustawionych szeregowo względem siebie, w innym wariancie niniejszego wynalazku.Figure 26 illustrates the use of a single low voltage DC power source to bias two pairs of anti-series polarized capacitors in series with each other, in another embodiment of the present invention.

Figura 27 przedstawia źródło zasilania prądem stałym, w innym wariancie niniejszego wynalazku, w którym mostek prostujący jest połączony ze źródłem zasilania prądem przemiennym poprzez szeregowe kondensatory przeciwsobne, które z kolei są spolaryzowane poprzez część wyjścia źródła zasilania prądem stałym.Figure 27 shows a DC power source, in another embodiment of the present invention, in which a rectifier bridge is connected to the AC power source through series push-pull capacitors, which in turn are biased through the output portion of the DC power source.

Figura 28 przedstawia trójfazową konfigurację szeregowego przeciwsobnego układu do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, w innym wariancie niniejszego wynalazku, w której w każ dym zasilanym odgałęzieniu zasilania prą dem przemiennym obecny jest pojedynczy spolaryzowany kondensator.Figure 28 shows a three-phase configuration of an anti-series PECS configuration, in another embodiment of the present invention, wherein a single polarized capacitor is present in each powered AC power tap.

Figura 29 przedstawia 120:240 woltowy układ jednofazowy według niniejszego wynalazku, w którym pojedyncze urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego w każdym odgałęzieniu służy jako część konfiguracji szeregowego kondensatora przeciwsobnego.Figure 29 illustrates a 120: 240 volt single phase system in accordance with the present invention where a single PECS device in each leg serves as part of an anti-series capacitor configuration.

Figura 30 przedstawia źródło polaryzacji prądem stałym wykorzystujące pojedynczy prostownik w szeregowej przeciwsobnej konfiguracji ukł adu do przechowywania spolaryzowanego ł adunku elektrycznego według niniejszego wynalazku, odpowiednie do pracy ciągłej.Figure 30 shows a DC bias source using a single rectifier in a series push-pull configuration of the polarized electric charge storage system of the present invention suitable for continuous operation.

Figura 6A przedstawia idealny obwód 600, który koncepcyjnie ilustruje rozwiązanie niniejszego wynalazku. Obwód 600 zawiera źródło zasilania prądem przemiennym 605 połączone szeregowo z parą ustawionych w układzie szeregowym przeciwsobnym kondensatorów spolaryzowanych 610, oraz obciążeniem prądu przemiennego 620, które jest zasilane poprzez źródło zasilania prądem przemiennym 605. Para ustawionych w układzie szeregowym przeciwsobnym kondensatorów spola12Figure 6A shows an ideal circuit 600 that conceptually illustrates an embodiment of the present invention. Circuit 600 includes an AC power source 605 in series with a pair of anti-series polarized capacitors 610, and an AC load 620 that is powered by an AC power source 605. A pair of spola12 capacitors in an anti-series configuration

PL 199 220 B1 ryzowanych 610 zawiera spolaryzowane kondensatory 612 oraz 614 połączone ze sobą w układzie szeregowym przeciwsobnym. Jak zostało to przedstawione na fig. 6A, każdy z kondensatorów 612 oraz 614 jest odpowiednio spolaryzowany w kierunku przewodzenia przez napięcia stałe ze źródła zasilania prądem stałym 616, 618 tak, że dodatni potencjał sieciowy jest ciągle przykładany do każdego kondensatora przez co możliwe jest ich wykorzystanie w ogólnych zastosowaniach przemiennoprądowych.In line 610 includes polarized capacitors 612 and 614 connected to each other in an push-pull series configuration. As shown in Fig. 6A, each of the capacitors 612 and 614 is properly biased in the direction of conduction through the dc voltages from dc power source 616, 618 so that a positive grid potential is continuously applied to each capacitor so that their use is possible. in general AC applications.

Każde polaryzujące stałe napięcie jest wystarczająco wysokie w połączeniu z każdym udziałem roboczego napięcia przemiennego kondensatora do kompensacji najgorszego przypadku ujemnego wahnięcie prądu przemiennego. Dodatnie wahnięcie napięcia przemiennego nałożone na stałe napięcie polaryzacji jest podobnie mniejsze od napięcia znamionowego kondensatora. Wymuszony, ciągły stan polaryzacji prądem stałym eliminuje wady istniejące w poprzednich rozwiązaniach m.in. znaczne straty ciepła, krótka trwałość, zakłócenia sygnałów i/lub oscylacje napięcia polaryzacji prądem stałym. Stąd, gdy odpowiedni stan polaryzacji prądem stałym jest utrzymywany, a napięcie i natężenie prądu przemiennego jest małe w stosunku do tolerancji urządzenia, wtedy ten obwód jest odpowiedni do pracy przy zasilaniu prądem przemiennym w stanie ustalonym i/lub stanie nieustalonym. Szczegóły obwodu nakładania polaryzacji prądem stałym są pominięte ze względu na uproszczenie tego rysunku, ale będą omówione bardziej szczegółowo w poniższych akapitach. Istnieje wiele wariantów obwodu odpowiednich dla ustanowienia oraz utrzymywania odpowiednich stanów polaryzacji kondensatora prądem stałym. Źródła zasilania prądem stałym służące do polaryzacji szeregowych przeciwsobnych spolaryzowanych kondensatorów mogą pochodzić z dowolnego odpowiedniego schematu w tym zarówno źródła regulowane oraz nieregulowane. Alternatywnie, warto zauważyć, że chwilowe polaryzowanie aktywne jest praktyczne oraz może zwiększyć trwałość kondensatorów spolaryzowanych.Each biasing DC voltage is high enough in conjunction with each capacitor's AC operating voltage contribution to compensate for a worst-case AC swing negative. The positive AC voltage swing superimposed on the DC bias voltage is likewise less than the rated voltage of the capacitor. Forced, continuous DC polarization eliminates the disadvantages existing in previous solutions, including significant heat loss, short life, signal interference and / or DC bias voltage. Hence, when a suitable DC bias state is maintained and the AC voltage and current is small relative to the tolerance of the device, then this circuit is suitable for steady and / or transient AC operation. Details of the DC bias circuit are omitted for the sake of simplification of this drawing, but will be discussed in more detail in the following paragraphs. There are many circuit variations suitable for establishing and maintaining the appropriate DC capacitor bias states. The DC power sources for biasing the series anti-series polarized capacitors can be from any suitable scheme including both regulated and unregulated sources. Alternatively, it is worth noting that momentary active polarization is practical and can increase the life of the polarized capacitors.

Obwód 600 wykorzystuje charakterystyki zaporowe kondensatorów 612, 614. Napięcia stałe ze źródła zasilania prądem stałym 616, 618 są przykładane do końcówek dwóch spolaryzowanych kondensatorów. Dla celów tej dyskusji, założono, że przyłożone jest symetryczne napięcie polaryzacji. Ze względu na prostotę, jest także założone, że kondensatory 612 oraz 614 posiadają jednakową reaktancję pojemnościową. Jednakże, warunki te nie są wymagane dla niniejszego wynalazku. W tym rozwiązaniu, wartość każdego z napięć polaryzacji prądem stałym jest przynajmniej połową wartości absolutnego maksimum (nie wartości skutecznej) od szczytu fali do wartości zera napięcia przemiennego mierzonym przez szeregową przeciwsobną parę kondensatorów. Jest to jedna ćwiartka przyłożonej wartości amplitudy napięcia całkowitego. Aby wyjaśnić zmianę składników oraz utrzymywać warunki pracy niskiego sygnału, przyłożone stałe napięcie polaryzacji powinno wzrastać w jakiś sposób. Napięcia polaryzacji prądem stałym nie wpływają niekorzystnie na przemiennoprądowe działanie obwodu. To zapewnia odpowiednią polaryzację w kierunku przewodzenia oraz pozwala na pracę ciągłą bez zakłóceń napięcia przemiennego, polaryzacji wstecznej kondensatora, przewodzenia diody, narastania temperatury elementów obwodu, oscylacji stałego napięcia referencyjnego oraz przedwczesnych uszkodzeń charakterystycznych dla zastosowań z poprzednich rozwiązań.Circuit 600 uses the reverse characteristics of capacitors 612, 614. DC voltages from DC power source 616, 618 are applied to the terminals of two polarized capacitors. For the purposes of this discussion, it is assumed that a symmetrical bias voltage is applied. For the sake of simplicity, it is also assumed that the capacitors 612 and 614 have the same capacitance. However, these conditions are not required for the present invention. In this embodiment, the value of each of the DC bias voltages is at least half the value of the absolute maximum (not the rms value) from the peak of the wave to the zero value of the AC voltage measured by an anti-series pair of capacitors. It is one quarter of the applied total voltage amplitude value. In order to explain the component change and to maintain low signal operating conditions, the applied DC bias voltage should increase in some way. DC bias voltages do not adversely affect the AC operation of the circuit. This ensures proper forward bias and allows continuous operation without AC voltage disturbance, capacitor reverse bias, diode conduction, circuit component temperature rise, DC reference voltage oscillation and premature failure typical of previous applications.

W idealnej konfiguracji, źródła polaryzacji prądem stałym są elektrycznie odizolowane od (niezależne od) źródła zasilania. Zgodnie z tym, żadne chwilowe stałe napięcie polaryzacji lub chwilowy prąd polaryzacji nie będzie zakłócać podłączonej sieci zasilania przemiennego w tym idealnym przypadku. Dodatkowo, do sieci zasilania przemiennego nie będzie przykładane żadne zakłócenie harmoniczne lub pod harmoniczne, ani ścieżkę pojemnościowego prądu przemiennego ani przez źródło polaryzacji. Co więcej, to źródło polaryzacji prądem stałym wykazuje nieskończoną dwukierunkową impedancję zasilania przemiennego oraz zerową oporność prądu stałego. Podobnie, ścieżka prądu przemiennego przez spolaryzowane kondensatory wystawia zerowy dwukierunkowy opór prądu przemiennego oraz nieskończony opór składowej prądu stałego. Napięcie stałe oraz przemienne są obecne zgodnie z zasadami superpozycji. Stąd, styk prądów przemiennego/stałego nie powoduje wzajemnie zakłóceń elektromagnetycznych ani zakłóceń względem sąsiadujących elementów elektrycznych. Kondensatory spolaryzowane mogą być traktowane jako obciążenie prądu stałego dla źródła zasilania prądem stałym zarówno w przypadku stanu nieustalonego jak i stanu ustalonego zasilania przemiennego.Ideally, the DC bias sources are electrically isolated from (independent of) the power source. Accordingly, no instantaneous DC bias voltage or instantaneous bias current will disturb the connected AC mains in this ideal case. In addition, no harmonic or sub-harmonic distortion, neither the AC capacitive path nor by the bias source will be applied to the AC grid. Moreover, this DC bias source has infinite bidirectional AC impedance and zero DC resistance. Likewise, the AC path through the polarized capacitors produces zero bi-directional AC resistance and an infinite DC component resistance. Direct and alternating voltages are present according to the principles of superposition. Hence, the contact of AC / DC currents does not mutually cause electromagnetic disturbance or disturbance to adjacent electrical components. Polarized capacitors can be regarded as a DC load for a DC power source for both transient and steady-state AC power.

Prostota obwodu 600 ma cel informacyjny. Służy głównie dla pokazania, że kondensatory spolaryzowane mogą być bezpośrednio wykorzystane w sieciach zasilania prądem przemiennym oraz służyć jako dzielnik napięcia prądu przemiennego. To stanowi elegancką i prostą realizację zastosoPL 199 220 B1 wania kondensatora spolaryzowanego w sieci zasilania prądem przemiennym oraz zapewnia jak dotychczas nieznane rezultaty. Nie istnieje żadna możliwa ścieżka prądu przemiennego aniżeli ta wiodąca poprzez kondensatory. Ponieważ środkowy węzeł jest spolaryzowany względem ustalonego uziemienia, dwa przemienne szeregowe warianty przeciwsobne mogą działać równolegle jedna z drugą przy odpowiednim napięciu polaryzacji.The simplicity of circuit 600 is informative. It is mainly used to show that polarized capacitors can be directly used in AC power networks and serve as an AC voltage divider. This represents an elegant and simple implementation of the use of a polarized capacitor in an AC power grid and provides as yet unknown results. There is no possible AC path other than that through the capacitors. Since the middle node is polarized to a fixed ground, two alternating series push-pull variants can operate in parallel with each other at the appropriate bias voltage.

Figura 6B przedstawia obwód 650. Obwód 650 składa się z źródła zasilania prądem przemiennym 652, spolaryzowanych kondensatorów 662, 664, cewki indukcyjnej 668 oraz obciążenia prądu przemiennego 670. Cewka indukcyjna 668 fizycznie rozdziela parę szeregowych kondensatorów 662, 664 przeciwsobnych. Warto zauważyć, że orientacja biegunowości oraz napięcie polaryzacji prądu stałego kondensatorów 662, 664 jest odwrócone w stosunku do tego, które przedstawiono na fig. 6A. Symbole polaryzacji powyżej kondensatorów oznaczają ciągłą polaryzację kondensatorów w kierunku przewodzenia. Można sprawdzić, że w stanie ustalonym, napięcia prądu stałego oraz przemiennego zerują się w obwodzie. Napięcie prądu stałego na cewce indukcyjnej w stanie ustalonym jest pomijalne, stąd węzły dodatnie kondensatorów posiadają prawie identyczne potencjały prądu stałego. Tak więc węzeł złącza prądu stałego utrzymuje ciągłość poprzez cewkę indukcyjną. Zauważalne jest, że źródło zasilania prądem przemiennym 652 oraz obciążenie prądu przemiennego 670 w podobny sposób fizycznie rozdzielają ujemne bieguny kondensatorów pozostając przy takim samym potencjale prądu stałego. Źródło zasilania prądem przemiennym 652 jest połączone do obciążenia prądu przemiennego 670 poprzez obwód LC składającego się z kondensatorów 662, 664 oraz cewki indukcyjnej 668. Obwody indukcyjne są zazwyczaj wykorzystywane jako filtry. Wartości parametrów obwodu prądu przemiennego takie jak współczynnik mocy, impedancja oraz podobne mogą być zmieniane poprzez nastawne kontrolowanie indukcyjności cewki indukcyjnej. To może być dokonane poprzez przełączanie zaczepów lub zwieranie cewki indukcyjnej poprzez opornik o małej wartości umieszczony w boczniku. Szczegóły źródła polaryzacji prądem stałym są pominięte na rysunku dla jego uproszczenia. Rysunek ten służy dla zilustrowania, że elementy obwodu zasilania prądem przemiennym mogą oddzielać spolaryzowane w kierunku przewodzenia szeregowe, przeciwsobne urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku w zastosowaniach zasilania prądem przemiennym.Figure 6B shows circuit 650. Circuit 650 consists of an AC power source 652, biased capacitors 662, 664, inductor 668, and an AC load 670. Inductor 668 physically separates a pair of anti-series capacitors 662, 664. It is noteworthy that the polarity orientation and the DC bias voltage of the capacitors 662, 664 are inverted from that shown in Fig. 6A. The polarity symbols above the capacitors indicate the continuous forward bias of the capacitors. You can check that in the steady state, the DC and AC voltages reset in the circuit. The DC voltage on the inductor in the steady state is negligible, hence the positive nodes of the capacitors have almost identical DC potentials. Thus, the DC junction node maintains continuity through the inductor. It will be appreciated that the AC power source 652 and the AC load 670 similarly physically separate the negative poles of the capacitors while remaining at the same DC potential. The AC power source 652 is connected to the AC load 670 via an LC circuit consisting of capacitors 662, 664 and an inductor 668. The inductors are typically used as filters. AC circuit parameter values such as power factor, impedance, and the like can be changed by adjustable control of the inductance of the inductor. This can be done by switching taps or shorting an inductor through a low value resistor located in the shunt. Details of the DC bias source are omitted from the drawing for simplicity. This drawing is used to illustrate that AC circuit components can separate forward biased series, anti-series polarized charge storage devices in AC power applications.

Figura 7 przedstawia obwód 750, który wykorzystuje dwa ustalone, identyczne źródła zasilania prądem stałym 774 oraz 786. Każde uziemione źródło zasilania prądem stałym polaryzuje w kierunku przewodzenia spolaryzowane kondensatory 778, 782, odpowiednio poprzez opornik 788 uziemienia (blokada prądu przemiennego). Nie-biegunowe wygładzające kondensatory 776, 784 są połączone równolegle poprzez spolaryzowane kondensatory 778 oraz 782, odpowiednio, dla utworzenia odpowiednich zespołów kondensatorów 776/778 oraz 782/784. Sygnał prądu przemiennego jest przekazywany ze źródła zasilania prądem przemiennym 772 poprzez zespoły kondensatorów do obciążenia indukcyjnego/oporowego 790 oraz jest przekazywany przez sekcje wyjściowe źródła zasilania prądem stałym. Szeregowe przeciwsobne ustawienie kondensatorów biegunowych, razem z polaryzacją, pozwala na ich wykorzystanie w tym zastosowaniu przemiennoprądowym. Zarówno sekcja wyjściowa źródła zasilania prądem przemiennym 772 jak i obciążenie 790 działają jako elementy zwierające prądu stałego w stanie ustalonym, co pozwala źródłom zasilania prądem stałym 774, 786 polaryzować zespoły kondensatorów. Opornik 788 zaporowy zapewnia ścieżkę prądu stałego do ujemnego bieguna poziomu napięcia referencyjnego w tym symetrycznym, nieuziemionym schemacie polaryzacji prądem stałym. Opornik ten posiada wystarczająco wysoką impedancję względem kondensatorów aby stanowić otwarty obwód dla sygnału prądu przemiennego. To wariant obwodu służy głównie dla zilustrowania wykorzystania symetrycznie polaryzowanych, szeregowych, przeciwsobnych kondensatorów spolaryzowanych do przenoszenia sygnału prądu przemiennego. Zasada superpozycji jest wyraźnie przedstawiona. Można zauważyć, że pojedynczy, nie-biegunowy, nie spolaryzowany kondensator, pomiędzy źródłem zasilania prądem przemiennym 772 do obciążenia 790 może być zamieniony na kondensatory 776 oraz 784 dla bardziej efektywnego wygładzania przekazywanego sygnału prądu przemiennego. Warto zauważyć, że całkowity sygnał prądu przemiennego przepływa przez sekcje wyjściowe dwóch źródeł zasilania prądem stałym. Napięcie stałe jest podzielone przez kondensator oraz opornik 788. Warto zauważyć, że układ może być dowolnie uziemiony w dowolnym pojedynczym węźle. Poziom napięcia polaryzacji prądem stałym może być ustawiony na o wiele wyższą wartość aniżeli wartość poziom sygnału prądu przemiennego dla dobrego odtworzenia transferu sygnału (niskie zakłócenia harmoniczne).Figure 7 shows circuit 750 which uses two fixed, identical DC power sources 774 and 786. Each grounded DC power source is forward biased biased capacitors 778, 782 through ground resistor 788 (AC block), respectively. Non-polar smoothing capacitors 776, 784 are connected in parallel through polarized capacitors 778 and 782, respectively, to form the respective capacitor banks 776/778 and 782/784. The AC signal is transferred from the AC power source 772 through the capacitor banks to the inductive / resistive load 790 and is passed through the output sections of the DC power source. The anti-series series arrangement of the pole capacitors, together with the polarity, allows them to be used in this AC application. Both the AC power source output 772 and the load 790 function as steady state DC short-circuiting devices, which allows DC power sources 774, 786 to bias the capacitor banks. The blocking resistor 788 provides a DC path to the negative pole of the reference voltage level in this symmetrical, ungrounded DC bias pattern. This resistor has a sufficiently high impedance to the capacitors to form an open circuit for the AC signal. This variant of the circuit is mainly used to illustrate the use of symmetrically polarized anti-series polarized capacitors to carry an AC signal. The principle of superposition is clearly presented. It can be seen that a single, non-polar, non-polarized capacitor between AC power source 772 to load 790 may be changed to capacitors 776 and 784 to more effectively smooth the transmitted AC signal. It is worth noting that the total AC signal flows through the output sections of the two DC power sources. The DC voltage is divided by a capacitor and a 788 resistor. It is noteworthy that the circuit can be grounded arbitrarily at any single node. The DC bias voltage level can be set much higher than the AC signal level for good reproduction of signal transfer (low harmonic distortion).

PL 199 220 B1PL 199 220 B1

Figura 8 przedstawia obwód 800, który jest jednym z wariantów obwodu dla zastosowania niniejszego wynalazku. Obwód 800 zawiera źródło zasilania prądem przemiennym 805, szeregowe przeciwsobne spolaryzowane kondensatory 812, 814, diodę 816, opornik 817, źródło zasilania prądem stałym 818 oraz przełącznik trójpołożeniowy 819. Dwie końcówki przeciwsobnych szeregowych kondensatorów 812, 814 mogą być wstępnie odpowiednio kolejno polaryzowane. Z opisaną konfiguracją obwodu, oraz przełącznikiem będącym w pozycji centralnej (otwarty), osiągnięte jest trwałe stałe napięcie polaryzacji oraz bliskie przybliżenie do nieskończonej wartości impedancji (otwarty obwód). Jednakże, wstępnie załadowane stałe napięcie polaryzowania będzie się pogarszać z powodu efektu koronowego oraz prądów upływowych przez kondensator. Można zauważyć, że dwie końcówki utrzymują jednakowe napięcia polaryzacji oraz stopień zaniku ładunku. Stąd, poprzez przerzucanie przełącznika 819 w lewo oraz prawo, kondensatory 812, 814 mogą utrzymywać swój ładunek. Warto zauważyć, że typowe źródło zasilania prądem przemiennym jest połączone z obciążeniem poprzez gałąź transformatora. Gdy obwód jest załączony oraz przełącznik baterii jest przerzucony do dowolnej końcówki, napięcie polaryzacji obu końcówek rośnie względem centralnego węzła. Stopień zmiany dwóch napięć jest różny, lecz oba rosną. W skrócie, obie gałęzie posiadają równe napięcia polaryzacji prądem stałym. Każda osoba, posiadająca doświadczenie w danej dziedzinie, może z łatwością zweryfikować, że gałąź transformatora (źródło zasilania prądem przemiennym 805) oraz obciążenie zachowują się jak elementy zwierające w stanie ustalonym, względem zmian napięcia polaryzacji prądem stałym. Gdy przełącznik znajduje się w bocznej pozycji, pewna ilość prądu przemiennego przepływa przez źródło zasilania prądem stałym 818 (np. bateria). Ten brak idealności jest jednokierunkowy, tymczasowy oraz zależny od wartości opornika 817, kondensatora, obciążenia prądu przemiennego oraz parametrów źródła zasilania prądem przemiennym. W tym przypadku, idealna konfiguracja obwodu działa dla dowolnego stopnia. Przełącznik nie jest niezbędny do działania obwodu, lecz jest użyteczny dla ilustrowania zasady działania, oraz może być wykorzystany dla celów obsługiwania źródła zasilania prądem stałym.Figure 8 shows circuit 800, which is one circuit variant for use in the present invention. Circuit 800 includes an AC power source 805, series anti-series polarized capacitors 812, 814, diode 816, resistor 817, DC power source 818, and a trip switch 819. The two ends of the anti-series series capacitors 812, 814 may be pre-biased sequentially respectively. With the circuit configuration described, and the switch in the center (open) position, a permanent constant bias voltage and a close approximation to the infinite impedance value (open circuit) is achieved. However, the preloaded DC bias voltage will degrade due to the corona effect and leakage currents through the capacitor. It can be seen that the two terminals maintain the same bias voltage and the degree of charge decay. Hence, by flipping the switch 819 left and right, the capacitors 812, 814 can maintain their charge. It is worth noting that a typical AC power source is connected to the load through the transformer branch. When the circuit is turned on and the battery switch is flipped to either terminal, the bias voltage of both terminals increases with respect to the central node. The degree of change in the two tensions is different, but both are increasing. In short, both branches have equal DC bias voltages. Anyone with experience in the field can easily verify that the transformer branch (AC power source 805) and the load behave as steady-state short-circuiting devices with respect to changes in the DC bias voltage. When the switch is in the side position, some AC flows through the DC power source 818 (e.g., a battery). This lack of ideality is unidirectional, temporary, and dependent on the value of resistor 817, capacitor, AC load, and AC source parameters. In this case, the ideal circuit configuration works for any stage. The switch is not necessary for the operation of the circuit, but is useful for illustrating the principle of operation, and may be used for the purpose of operating a DC power source.

Ogólnie, diody (a dioda 816 w szczególności) doskonale zapewniają wysoką impedancję prądu przemiennego, w przypadku wstecznego przepływu, pozwalając na swobodny przepływ prądu stałego w kierunku przewodzenia. Dioda 816 nie blokuje przepływu połówki fali prądu przemiennego w kierunku przewodzenia. Przełącznik 819 może z drugiej strony stanowić przełącznik półprzewodnikowy lub urządzenie elektromechaniczne. Przełącznik 819 może łączyć źródło zasilania prądem stałym 818 z odpowiednim kondensatorem 812 lub 814, ciągle, dla podanej połówki fali, lub zwyczajnie może w sposób przerywany łączyć każdą stronę. Relatywnie duży opornik 817 (lub cewka indukcyjna) skutecznie łączy źródło zasilania prądem stałym 818 z kondensatorami 812, 814, blokując sygnał prądu przemiennego. Inne elementy obwodu o wysokiej impedancji również mogą być wykorzystane. Tak więc, źródło polaryzacji prądem stałym składa się z elektrycznego przełącznika 819, źródła zasilania prądem stałym 818, opornika 817 oraz diody 816. Wyją tkowo niski opór prądu przemiennego oraz relatywnie niska impedancja prądu przemiennego kondensatora będzie skutecznie bocznikować prąd przemienny. Gdy przełącznik elektryczny jest otwarty, dodatni biegun źródła napięcia polaryzacji prądem stałym jest odizolowany elektrycznie od dodatnich końcówek kondensatora. W zwyczajnej sieci prądu przemiennego, neutralna linia jest połączona do uziemienia układu. Ujemna końcówka źródła polaryzacji prądem stałym jest połączona do ujemnej końcówki spolaryzowanych kondensatorów 812, 814. Źródło polaryzacji prądem stałym oraz dwa spolaryzowane kondensatory są wzajemnie bocznikowane oraz utrzymują różny poziom napięcia przemiennego na ich ujemnych końcówkach aniżeli na zasilanej końcówce (dodatniej), neutralnej oraz (jeżeli jest obecna) końcówce uziemionej obwodu 800. Warto zauważyć, że z powodu obecności uzwojeń transformatora w typowych źródłach zasilania prądem przemiennym, zasilane, neutralne oraz uziemione zwoje mają przeważnie ten sam potencjał prądu stałego. Ta elektryczna izolacja ujemnej końcówki kondensatora od prądu przemiennego jest uwypuklona poprzez fakt, że ani otwarty obwód ani zwarcie bezoporowe w źródle zasilania prądem przemiennym i/lub obciążeniu prądu przemiennego, nie będą miały jakiegokolwiek wpływu na stałe napięcie polaryzacji przyłożone do kondensatorów. Podobnie zwarcie bezoporowe może zastąpić źródło napięcia stałego bez wpływu na poziom stałego napięcia referencyjnego linii zasilania prądem przemiennym lub na działanie obwodu do momentu rozproszenia ładunku kondensatora.In general, diodes (and diode 816 in particular) are excellent at providing high AC impedance in the event of reverse flow, allowing the direct current to flow freely in the forward direction. The diode 816 does not block the forward direction of the AC half wave. Switch 819 may on the other hand be a semiconductor switch or an electromechanical device. Switch 819 may connect a DC power source 818 to a suitable capacitor 812 or 814 continuously for a given half wave, or may simply intermittently connect each side. The relatively large resistor 817 (or inductor) effectively connects the DC power source 818 to the capacitors 812, 814, blocking the AC signal. Other high impedance circuit components can also be used. Thus, the DC bias source comprises an electrical switch 819, a DC power source 818, a resistor 817, and a diode 816. The extremely low AC resistance and relatively low AC impedance of the capacitor will effectively bypass the AC current. When the electrical switch is open, the positive pole of the DC bias voltage source is electrically isolated from the positive terminals of the capacitor. In an ordinary AC network, the neutral line is connected to the system ground. The negative terminal of the DC bias source is connected to the negative terminal of the polarized capacitors 812, 814. The DC bias source and the two polarized capacitors are mutually bypassed and maintain a different AC voltage level at their negative ends than at the energized (positive), neutral and (if is present) at the end of the grounded circuit 800. It is noteworthy that due to the presence of transformer windings in typical AC power sources, the energized, neutral, and grounded windings generally have the same DC potential. This electrical isolation of the negative end of the capacitor from AC is emphasized by the fact that neither an open circuit nor a no resistance short circuit in the AC source and / or the AC load will have any effect on the DC bias voltage applied to the capacitors. Likewise, an open-circuit fault can replace a DC voltage source without affecting the DC reference DC voltage level or the operation of the circuit until the capacitor charge dissipates.

Figura 9 przedstawia inny wariant obwodu 900 według niniejszego wynalazku. Obwód 900 zawiera źródło zasilania prądem przemiennym 905, szeregowe przeciwsobne spolaryzowaneFigure 9 shows another embodiment of a circuit 900 according to the present invention. Circuit 900 includes an AC power source 905, anti-series polarized

PL 199 220 B1 kondensatory 912, 914, źródło zasilania prądem stałym 926, diodę zaporową 932, oporniki zaporowe 934, 935 oraz obciążenie prądu przemiennego 940. Ścieżka neutralna i/lub uziemienia zasilania prądem przemiennym została pominięta na rysunku ze względu na jego uproszczenie. Z perspektywy prą du przemiennego, oporniki 934, 935 są połączone zasadniczo równolegle poprzez spolaryzowane kondensatory 912 oraz 914 i dla małych, równych wartości oporności mogą korygować podział napięcia przemiennego ze względu na zmiany składowej kondensatora. Dodatnia polaryzacja prądem stałym jest utrzymywana na każdym kondensatorze spolaryzowanym przez źródło zasilania prądem stałym 926 poprzez diodę 932 oraz oporniki zaporowe 934 oraz 935, które wspólnie działają jako źródło polaryzacji prądem stałym. Źródło polaryzacji prądem stałym jest przeważnie bocznikowane kondensatorami. Warto zauważyć, że oporniki zaporowe 934, 935 są zasadniczo połączone szeregowo oraz dla dużych wartości oporności, zapobiegają bocznikowaniu ścieżki szeregowych przeciwsobnych kondensatorów 912, 914. Oporniki zaporowe 934, 935 w szeregowym połączeniu z diodą 932 zapobiegają znacznemu przepływowi prądu przemiennego poprzez źródło zasilania prądem stałym 926. Dowolna odpowiednia wartość opornika, np. od wartości mniejszej od 40Ω do większej od 100kΩ będzie odpowiednia dla oporników 934, 935. Stąd źródło polaryzacji prądem stałym dla obwodu 900 składa się z źródła zasilania prądem stałym 926, diody 932, oraz oporników 934, 935. Dodatkowa oporność może być umieszczona szeregowo z źródłem zasilania prądem stałym 926 oraz diodą 932 dla zmniejszenia prądu przemiennego przepływającego przez źródło. W stanie ustalonym, źródło zasilania prądem stałym 926 jest przeważnie bocznikowane kondensatorami 912, 914 dla prądu stałego dla typowych wartości składników. Wybrane kondensatory mogą wymagać wartości znamionowej napięcia, która stanowi co najmniej podwójną wartość źródła zasilania prądem stałym 926 aby umożliwić superpozycję fali prądu przemiennego o podobnej wartości przez kondensatory.The capacitors 912, 914, the DC power source 926, the blocking diode 932, the blocking resistors 934, 935, and the AC load 940. The neutral and / or ground path of the AC power supply has been omitted from the drawing for simplification. From an AC perspective, resistors 934, 935 are connected substantially in parallel through polarized capacitors 912 and 914, and for small, equal resistance values, they can correct the AC split for capacitor component changes. Positive DC bias is maintained across each capacitor biased by a DC power source 926 through diode 932 and blocking resistors 934 and 935 which together act as a DC bias source. The DC bias source is mostly bypassed with capacitors. It is noteworthy that the stop resistors 934, 935 are generally connected in series and, for high resistance values, they prevent the path of series oppression capacitors 912, 914 from shunting. The stop resistors 934, 935 in series connection with diode 932 prevent significant AC flow through the DC power source. 926. Any suitable resistor value, e.g. from less than 40Ω to greater than 100kΩ, will be appropriate for resistors 934, 935. Hence, the DC bias source for circuit 900 consists of DC power source 926, diode 932, and resistors 934. 935. Additional resistance may be placed in series with DC power source 926 and diode 932 to reduce AC flowing through the source. In steady state, DC power source 926 is mostly shunted by DC capacitors 912,914 for typical component values. The selected capacitors may require a voltage rating that is at least twice that of the DC power source 926 to allow the superposition of a similar AC waveform across the capacitors.

Jeżeli jest wymagane dodatkowe natężenie prądu przemiennego, dodatkowe kondensatory mogą być dodane równolegle do kondensatorów 912, 914. Dodatkowe zespoły spolaryzowanych szeregowych przeciwsobnych kondensatorów lub szeregowe spolaryzowane kondensatory połączone w sposób szeregowy, przeciwsobny, mogą także być dodane dla zwiększenia natężenia prądu przemiennego lub odpowiednio pojemności napięciowej. Współczynnikiem, który będzie ostatecznie ograniczał maksymalną wartość znamionową na tym schemacie jest wymaganie prądu polaryzacji, które stanowi, ograniczenie mocy źródła zasilania prądem stałym. Jednakże, w tym przypadku nie istnieje żadne wewnętrzne ograniczenie, ponieważ źródło zasilania prądem stałym może mieć dowolny rozmiar. Także, wymagania dotyczące zasilania stałego są zazwyczaj małą częścią wartości mocy znamionowej prądu przemiennego według niniejszego wynalazku. Jeżeli źródło zasilania prądem stałym 926 jest źródłem o regulowanym napięciu, baterie elektrochemiczne w układzie szeregowym przeciwsobnym mogą być zastąpione poprzez kondensatory 912, 914. Kilka ogniw baterii w połączeniu szeregowym na odgałęzienie będzie wymagane, oraz zakresy ładowania/rozładowania polaryzacji napięciem stałym będą rozważane, lecz możliwość wzmocnienia reaktancji pojemnościowej jest realna. Stąd, poprzez proste zastosowanie konkretnych etapów projektowania, każde urządzenie do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych może być dostosowane do wykorzystania w tym obwodzie.If additional AC current is required, additional capacitors can be added in parallel to capacitors 912, 914. Additional series of anti-series polarized capacitors or series polarized capacitors connected in series, push-pull, may also be added to increase AC current or voltage capacity, respectively . The factor that will ultimately limit the maximum rating in this diagram is the bias current requirement, which is the power limitation of the DC power source. However, there is no intrinsic limitation in this case as the DC power source can be any size. Also, the DC power requirements are typically a small fraction of the AC power rating of the present invention. If the DC power source 926 is a regulated voltage source, the anti-series electrochemical batteries may be replaced with capacitors 912, 914. Several battery cells in series per tap will be required, and DC bias charge / discharge ranges will be considered, but the possibility of increasing the capacitive reactance is real. Hence, by simply applying specific design steps, any PECS device can be tailored for use in this circuit.

Praktycznie rzecz biorąc, oddzielne zakładanie bezpieczników na zespoły kondensatorów jest konwencjonalnym rozwiązaniem mieszczącym się w zasadach wykonywania obwodów elektrycznych. Taką konwencję można w podobny sposób rozszerzyć na osobne polaryzowanie oraz zabezpieczanie zespołów kondensatorów.In practice, separate fuse placement on the capacitor banks is a conventional solution within the principles of electrical circuitry. Such a convention can similarly be extended to separately bias and protect the capacitor banks.

Figura 10 przedstawia obwód ilustrujący inne wykorzystanie biegunowych, spolaryzowanych kondensatorów w sieci zasilania prądem przemiennym. Stanowiący dostosowanie obwodu z fig. 7, obwód 1000 zapewnia bardziej praktyczne rozwiązanie dla ogólnego wytwarzania, przekazywania oraz dystrybucji prądu przemiennego. Obwód 1000 zawiera źródło zasilania prądem przemiennym 1005, szeregowo przeciwsobno spolaryzowane kondensatory 1009, 1023, nie-biegunowe kondensatory wygładzające 1011, źródła zasilania prądem stałym 1013, 1027, oporniki zaporowe 1015, 1025, 1017 oraz obciążenie prądu przemiennego 1031. Źródło polaryzacji prądem stałym składające się ze źródła zasilania prądem stałym 1013 oraz opornika 1015 jest przeważnie bocznikowane przez spolaryzowany kondensator 1009. Podobnie, źródło polaryzacji prądem stałym składające się ze źródła zasilania prądem stałym 1027 oraz opornika 1025 jest zasadniczo bocznikowane przez spolaryzowany kondensator 1023. Ten obwód jest podobny do poprzednio opisanego obwodu z wyjątkiem tego, że nadliczbowe źródło polaryzacji prądem stałym jest połączone bezpośrednio równolegle poprzezFigure 10 is a circuit illustrating another use of polarized, polarized capacitors in an AC power grid. An adaptation of the circuit of Figure 7, circuit 1000 provides a more practical solution for general ac generation, transmission, and distribution. Circuit 1000 includes an AC power source 1005, series anti-polarized capacitors 1009, 1023, non-polar smoothing capacitors 1011, DC power sources 1013, 1027, blocking resistors 1015, 1025, 1017, and an AC load 1031. A DC bias source consisting of from DC power source 1013 and resistor 1015 is mostly bypassed by biased capacitor 1009. Likewise, a DC bias source consisting of DC power source 1027 and resistor 1025 is substantially bypassed by biased capacitor 1023. This circuit is similar to previously described circuit except that the redundant DC bias source is connected directly in parallel via

PL 199 220 B1 spolaryzowane kondensatory. Ten obwód jest wykorzystywany w ogólnych zastosowaniach przemiennoprądowych. Duża impedancja (Ω - kΩ) oporników polaryzujących 1015, 1025 (zaporowych) pozwala na spolaryzowanie prądem stałym, podczas gdy dla zastosowań przemiennoprądowych stanowi obwód otwarty. Cewka indukcyjna (lub inne urządzenie otwartego obwodu przemiennoprądowego) może zastąpić oporniki polaryzujące 1015, 1025. Duży (kil MΩ) opornik 1017 zaporowy może być zastąpiony poprzez obwód otwarty. Podobnie, opornik 1017 zaporowy może być przemieszczony pomiędzy centralne węzły źródeł zasilania prądem stałym oraz centralne węzły urządzeń do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych.Polarized capacitors. This circuit is used in general AC applications. The high impedance (Ω - kΩ) of the polarizing resistors 1015, 1025 (blocking) allows for direct current polarization, while for AC applications it is an open circuit. An inductor (or other AC open circuit device) can replace the bias resistors 1015, 1025. A large (keel MΩ) stop resistor 1017 may be replaced with an open circuit. Similarly, the blocking resistor 1017 may be moved between the central nodes of DC power sources and the central nodes of the PECS devices.

Figura 11 ilustruje obwód łączący moc pojemnościową 1100 wykorzystujący pojedyncze, elektrycznie odizolowane źródło zasilania prądem stałym 1115 dla zapewnienia niezbędnego, symetrycznego, aktywnego stałego napięcia polaryzacji dla ciągłego działania spolaryzowanych kondensatorów w ogólnych zastosowaniach w sieci zasilania przemiennego. Obwód 1100 ogólnie zawiera źródło zasilania prądem przemiennym 1105, szeregowe przeciwsobne spolaryzowane kondensatory 1112, 1114, źródło zasilania prądem stałym 1115, diodę zaporową 1117, oporniki polaryzujące 1119, 1121 oraz obciążenie prądu przemiennego 1130. Elektrycznie odizolowane nie regulowane źródło zasilania prądem stałym 1115 składa się z kondensatora izolującego, pełno okresowego mostka diodowego oraz sekcji wyjściowej składającej się z dwóch cewek indukcyjnych oraz spolaryzowanego kondensatora 1124. Źródło polaryzacji prądem stałym składa się z źródła zasilania prądem stałym 1115, diody 1117 oraz oporników 1119. 1121. Opcjonalny oraz nie numerowany opornik jest przedstawiony na ujemnej gałęzi źródła polaryzacji napięciem stałym. Oporniki polaryzujące 1119, 1121 oraz dioda 1117 zapewniają wysoką impedancję, pozwalając równocześnie na odpowiedni poziom prądu ładowania spolaryzowanych kondensatorów 1112, 1114. Dioda 1117 ponadto zapobiega przed przepływem wstecznym prądu stałego w przypadku awarii mostka diodowego w źródle zasilania prądem stałym. Sekcja wyjściowa źródła zasilania prądem stałym składająca się z cewek indukcyjnych 1122, 1123, kondensatora 1124 zarówno jak i z diody 1117 może zostać pominięta bez zagrożenia działania funkcjonowania układu. Kondensatory 1112 oraz 1114 tworzą układ obciążenia prądu stałego w stanie ustalonym i znajdują się w boczniku w odniesieniu do źródła zasilania prądem stałym, ale znajdują się w szeregowym ustawieniu przeciwsobnym względem źródła zasilania prądem przemiennym. Przekładnia zwojowa transformatora izolującego wewnątrz źródła zasilania prądem stałym ustawia poziom napięcia polaryzacji prądem stałym i jest operacyjnie połączona ze źródłem zasilania prądem przemiennym 1105. Warto zauważyć, że stałe napięcie odniesienia węzłów A oraz B jest zasadniczo w uziemieniu układu zasilania prądem przemiennym, podczas gdy węzeł D jest trzymany poniżej uziemienia przez źródło polaryzacji prądem stałym. Elektryczna izolacja źródła zasilania prądem stałym od źródła zasilania prądem przemiennym pozwala na dowolną orientację kondensatorów 1112, 1114. To oznacza, że dodatnie bieguny kondensatora mogą być podłączone węźle D, pod warunkiem, że biegunowość źródła polaryzacji będzie odwrócona. W tym przypadku, napięcie odniesienia węzła D będzie poniżej poziomu uziemienia układu zasilania prądem przemiennym.Figure 11 illustrates a capacitive power combining circuit 1100 using a single, electrically isolated DC power source 1115 to provide the necessary symmetrical active DC bias voltage for continuous operation of polarized capacitors in general AC network applications. Circuit 1100 generally includes AC power source 1105, series anti-series polarized capacitors 1112, 1114, DC power source 1115, blocking diode 1117, biasing resistors 1119, 1121, and AC load 1130. An electrically isolated unregulated DC power source 1115 consists of with an isolating capacitor, a full periodic diode bridge and an output section consisting of two inductors and a polarized capacitor 1124. The DC bias source consists of a DC power source 1115, a diode 1117, and resistors 1119.1121. An optional and unnumbered resistor is shown. on the negative branch of the bias source with direct voltage. The bias resistors 1119, 1121 and diode 1117 provide high impedance while allowing the appropriate level of charging current for the polarized capacitors 1112, 1114. Diode 1117 further prevents DC reverse flow in the event of a diode bridge failure in the DC power source. The DC power source output section consisting of inductors 1122, 1123, a capacitor 1124, and a diode 1117 may be omitted without compromising system operation. Capacitors 1112 and 1114 form a steady state DC load circuit and are located in the shunt with respect to the DC power source but are in series push-pull arrangement with the AC power source. The turn of the isolation transformer inside the DC power source sets the DC bias voltage level and is operatively connected to the AC power source 1105. Note that the constant reference voltage of nodes A and B is essentially at the ground of the AC power system, while node D is held below ground by a DC bias source. Electrical isolation of the DC power source from the AC power source allows any orientation of the capacitors 1112, 1114. This means that the positive poles of the capacitor can be connected at node D, provided that the polarity of the source of bias is reversed. In this case, the node D reference voltage will be below the AC system ground level.

Moc dostarczona do obciążenia prądu przemiennego może mieć wartość o wiele rzędów większą od wymagań źródła polaryzacji. Zakłada się, że źródło zasilania prądem przemiennym 1105 zawiera jedno lub więcej indukcyjnych odgałęzień, np. z generatora czy transformatora. To zapewnia stan ustalony zwarcia prądu stałego. Nałożone na siebie fala prądu przemiennego oraz napięcie polaryzacji prądem stałym powinny być mniejsze od napięcia znamionowego kondensatora, ale na tyle duże aby utrzymywać polaryzację w kierunku przewodzenia we wszystkich punktach kształtu fali napięcia przemiennego. Wartość napięcia polaryzacji prądem stałym znacznie przewyższa przyłożoną wartość napięcia przemiennego dla zredukowania zakłóceń harmonicznych sygnału prądu przemiennego. Poziom napięcia referencyjnego w punkcie D, reprezentujący ujemne bieguny kondensatora, jest utrzymywany poniżej uziemienia w przedstawionym układzie jednofazowym. Warto zauważyć, że wartość upływu prądu stałego poprzez kondensatory jest bardzo mała. Poziom napięcia stałego źródła zasilania prądem przemiennym oraz obciążenia przemiennego uznaje się jako prawie identyczny z uziemieniem układu zasilania przemiennego. Stąd, w tym wariancie połączenia ujemne kondensatorów nie-biegunowych znajdują się poniżej uziemienia układu. Dodatkowo, biegunowość kondensatorów oraz źródła polaryzacji prądem stałym może być równocześnie odwrócona. To odwrócenie podwyższy dodatnie bieguny niebiegunowych kondensatorów powyżej uziemienia ale nie ma znacznego wpływu pierwszego rzędu na przenoszenie mocy prądu przemiennego. Co więcej, mogą być zastosowane wielokrotne, równoPL 199 220 B1 ległe, obwody z unikatowym (lub alternatywnie, ze wspólnym napięciem polaryzacji). To pokazuje, że w stanie ustalonym zachodzi mało znacząca polaryzacja obwodu prądu przemiennego prądem stałym. Wybór szeregowej orientacji przeciwsobnej może być dokonany w odniesieniu do uziemienia kondensatora, bezpieczeństwa, konwencji, chłodzenia, funkcji przenoszenia oraz innych drugorzędowych rozważań oraz zagadnień.The power delivered to the AC load may be many orders of magnitude greater than the requirements of the bias source. The AC power source 1105 is assumed to include one or more inductive taps, e.g., from a generator or transformer. This ensures a steady state DC short circuit. The superimposed AC wave and DC bias voltage should be less than the capacitor's rated voltage, but large enough to maintain forward bias at all points of the AC waveform. The value of the DC bias voltage significantly exceeds the applied AC value to reduce harmonic distortion of the AC signal. The reference voltage level at point D, representing the negative poles of the capacitor, is kept below ground in the single-phase system shown. It is worth noting that the value of the DC leakage through the capacitors is very small. The DC voltage level of the AC power source and the AC load is considered to be nearly identical to the ground of the AC power system. Hence, in this variant, the negative connections of the non-polar capacitors are below the ground of the system. In addition, the polarity of the capacitors and the DC bias source can be reversed simultaneously. This reversal will raise the positive poles of the non-polar capacitors above ground but has no significant first-order effect on AC power transmission. Moreover, multiple parallel circuits with a unique (or, alternatively, a common bias voltage) may be used. This shows that there is little significant polarity in the AC circuit in steady state. The choice of push-pull series orientation can be made with regard to capacitor grounding, safety, convention, cooling, transfer function, and other secondary considerations and issues.

Opornik 1119 łączący do węzła C, opornik w ujemnej gałęzi prądu stałego oraz opornik 1121 zapewniają natychmiastowe symetryczne polaryzowanie kondensatorów. Można zauważyć, że typowe indukcyjne oraz oporowe obciążenia oraz źródła zasilania prądem przemiennym zapewniają zwarcie do uziemienia układu. Jest dopuszczalne fizycznie umieszczenie obciążenia prądu przemiennego lub zamiennie, źródła zasilania prądem przemiennym pomiędzy spolaryzowanymi kondensatorami. Korzystnie jest w tym rozwiązaniu, by obie strony przełącznika włączającego oraz wyłączającego obciążenie (nie pokazano na rysunku) były oporowo podłączone do źródła polaryzacji prądem stałym. Taka konfiguracja zapewnia sposób działania źródła zasilania prądem przemiennym oraz obciążenia prądu przemiennego przy różnych punktach uziemienia prądu stałego. Można zauważyć, że dopóki oporniki są podłączone do węzłów A, D oraz C, źródło stałego napięcia polaryzacji jest całkowicie niezależne od uziemienia układu zasilania prądem przemiennym w węźle B. Dzieje się to ze względu na obecność transformatora izolującego prądu przemiennego oraz pełno okresowego mostka prostującego. Niezbędnym warunkiem ciągłego polaryzowania prądem stałym jest dostarczanie połowy wyprostowanej fali, lecz wtedy do systemu sieci zasilania przemiennego jest dostarczana połowa zasadniczych harmonicznych częstotliwości.A resistor 1119 connecting to node C, a resistor in the negative DC branch, and a resistor 1121 provide immediate symmetrical biasing of the capacitors. It can be seen that typical inductive and resistive AC loads and sources provide a short to system ground. It is permissible to physically place the AC load, or alternatively, the AC power source between the polarized capacitors. Preferably in this solution, both sides of the load on and off switch (not shown) are resistively connected to the DC bias source. This configuration provides for the mode of operation of the AC power source and the AC load at different DC ground points. It can be seen that as long as the resistors are connected to nodes A, D and C, the DC bias source is completely independent of the AC grounding of node B. This is due to the presence of an AC isolating transformer and a full periodic rectifying bridge. A necessary prerequisite for continuous DC biasing is that half of a rectified wave is supplied, but then half of the fundamental frequency harmonics are fed to the AC grid system.

Elektrycznie odizolowane regulowane źródło zasilania napięciem stałym z lub bez baterii może być wykorzystane gdzie tylko jest potrzebne. Podobnie, napięcie polaryzacji może być połączone ze spolaryzowanymi kondensatorami przenoszącymi sygnał prądu przemiennego z cewkami indukcyjnymi lub innymi elementami posiadającymi niski opór stałoprądowy oraz wysoką impedancję przemiennoprądową. Sekcja wyjściowa źródła zasilania prądem stałym 1115 zarówno jak i dioda 1117 mogą być wyeliminowane, pozwalając opornikom 1121, 1119 oraz kondensatorom 1112, 1114 aby służyły jako uproszczona sekcja wyjściowa.An electrically isolated regulated DC power source with or without batteries can be used wherever needed. Likewise, the bias voltage may be connected with polarized AC signal capacitors with inductors or other components having low DC resistance and high AC impedance. The output section of the DC power source 1115 and diode 1117 may be eliminated, allowing resistors 1121, 1119 and capacitors 1112, 1114 to serve as a simplified output section.

Figura 12 ilustruje obwód 1200, który ogólnie przedstawia trójfazowy, trójprzewodowy układ zasilania prądem przemiennym zawierający wariant według wynalazku, pomijając szczegóły polaryzacji prądem stałym. Obwód 1200 zawiera trójfazowe źródło 1201 (przedstawione w konfiguracji trójkątnej), polaryzowane w kierunku przewodzenia pary szeregowych przeciwsobnych spolaryzowanych kondensatorów 1209A-1209C oraz trójfazowe obciążenie prądu przemiennego 1211, które zawiera obciążenia 1211A-1211C. Dla właściwie spolaryzowanego, układu polaryzującego o wysokiej impedancji, jest to odpowiednie przybliżenie inż ynierskie. Parametry przemiennoprądowe zespołu spolaryzowanych kondensatorów biegunowych są wystarczające dla analizy obwodu zasilania prądem przemiennym. Dla tego celu, jest zupełnie niepotrzebne przedstawianie szczegółów zasilania prądem stałym w modelu obwodu prądu przemiennego. Fig. 12 jest stąd trójfazową wersją fig. 6A z pominięciem wskazywania na napięcie polaryzacji. Znane charakterystyki stałego napięcia zaporowego w kondensatorach powodują, że do analizy obwodu przemiennoprądowego szczegóły polaryzacji są niepotrzebne. Jeżeli jest wymagane, poziom stałego napięcia polaryzacji układu może być wskazany dla bezpieczeństwa oraz celów konserwacji. Warto zauważyć, że ten układ jest przedstawiony jako zastosowanie szeregowe. Jeżeli obciążenie prądu przemiennego jest przedstawione jako urządzenie ograniczające natężenie prądu takie jak opornik 3 Ω, wtedy to połączone obciążenie staje się urządzeniem korygującym współczynnik bocznikowanej mocy dla innych obciążeń prądu przemiennego po dowolnej stronie transformatora źródła. Urządzenie to może być nieregulowane lub regulowane. Jeżeli wskazane obciążenie wykonuje pracę użyteczną, wtedy korekcja współczynnika mocy jest dokonywana bez zwiększania mocy w ukł adzie. Dowolna reaktancja pojemnoś ciowa obwodu utworzona zgodnie ze sposobem opisanym w tym opisie będzie zasadniczo wykazywać charakterystykę końcówek nie-biegunowych kondensatorów z punktu widzenia źródła zasilania prądem przemiennym. Schemat ten jest więc pozbawiony niepotrzebnych szczegółów dotyczących konstrukcji, analizy oraz rozwiązywania problemów. Szczegóły włączenia kondensatorów spolaryzowanych mogą być określone jako niepotrzebne. Alternatywny schemat z odwróconymi krzywymi oraz liniami może być wykorzystany dla przedstawienia odwróconego ustawienia kondensatorów, jeżeli jest to potrzebne. Inne wielofazowe konfiguracje, w tym dziewięciofazowe oraz podobne mogą być w podobny sposób przedstawione. Warto zauważyć, że można pominąć parę szeregowych przeciwsobnych kondensato18Figure 12 illustrates a circuit 1200 that generally depicts a three-phase, three-wire AC power system incorporating an embodiment of the invention, disregarding the details of the DC bias. Circuit 1200 includes a three-phase source 1201 (shown in triangular configuration) forward-biased pair of series anti-series polarized capacitors 1209A-1209C, and a three-phase AC load 1211 that carries loads 1211A-1211C. For a properly polarized, high impedance polarizing system, this is a suitable engineering approximation. The AC parameters of a polarized polar capacitor bank are sufficient for the analysis of an AC power circuit. For this purpose, it is completely unnecessary to show the details of the DC supply in the AC circuit model. Fig. 12 is therefore a three-phase version of Fig. 6A with the bias voltage indication omitted. The known characteristics of DC blocking voltage in capacitors make the polarity details unnecessary for the analysis of an AC circuit. If required, the DC bias voltage level of the system can be indicated for safety and maintenance purposes. It is worth noting that this arrangement is shown as a series application. If the AC load is depicted as a current limiting device such as a 3 ohm resistor then this combined load becomes a shunt power factor correcting device for other AC loads on either side of the source transformer. This device may be unregulated or adjustable. If the indicated load performs useful work, then the power factor correction is performed without increasing the power in the system. Any capacitive circuit reactance formed according to the method described in this specification will generally exhibit the terminal characteristics of non-polar capacitors from the point of view of the AC power source. The diagram is therefore devoid of unnecessary details regarding construction, analysis and problem solving. The details of the inclusion of polarized capacitors may be deemed unnecessary. An alternate diagram with inverted curves and lines can be used to show the inverted capacitors if needed. Other multiphase configurations including nine-phase and the like may similarly be represented. It is worth noting that a pair of anti-series condensers18 can be omitted

PL 199 220 B1 rów, takich jak 1209B w przypadku jeżeli parametry operacyjne sieci tego wymagają. Ujemne bieguny kondensatorów 1209A. 1209C mogą nadal być spolaryzowane poniżej poziomu źródła zasilania prądem przemiennym oraz obciążenia prądu przemiennego.Such as 1209B should the network operating parameters so require. Negative poles of capacitors 1209A. 1209C may still be biased below the level of the AC power source and the AC load.

Figura 13 przedstawia trójfazowy, czteroprzewodowy układ zasilania prądem przemiennym z trójfazowym, elektrycznie odizolowanym, nieregulowanym źródłem zasilania prądem stałym do polaryzacji kondensatorów. Trójfazowe źródło zasilania prądem stałym (źródło napięcia stałego) 1301 jest wykorzystane dla polaryzacji w kierunku przewodzenia par spolaryzowanych kondensatorów 1309 stosownie do niniejszego wynalazku. W tym przykładzie, źródło zasilania prądem stałym 1301 ogólnie zawiera transformator podstawowy 1302A, transformator wtórny 1302B, mostek diodowy 1303, cewki dławikowe 1304 oraz 1305 oraz spolaryzowany kondensator 1306 oraz diodę 1307. Źródło zasilania prądem stałym razem z opornikiem 1308, diodami związane z węzłami 4-10 oraz połączenia diod i oporników związane z węzłami 1-3 stanowią źródło polaryzacji prądem stałym. Mostek diodowy 1303 jest trójfazowym, sześcio-impulsowym, urządzenie pełnookresowym. Szeregowe elementy diodowo/opornikowe łączą ujemną gałąź źródła zasilania prądem stałym odpowiednio do centralnych węzłów 1, 2 oraz 3 spolaryzowanego kondensatora jak to przedstawiono. Dodatnia gałąź źródła zasilania prądem stałym jest podłączona poprzez opornik 1308 oraz diody 1310 (numery diod 4-10) do spolaryzowanych węzłów 4-9 oraz do neutralnego przewodu układu 10. Szeregowe przeciwsobne diody 4 oraz 7 blokują przepływ prądu przemiennego z gałęzi A, równocześnie polaryzując prądem stałym szeregowe przeciwsobne kondensatory poprzez powyżej wymieniony centralny węzeł 1. Gałęzie B oraz C są w podobny sposób polaryzowane prądem stałym. Prąd przemienny jest przekazywany z źródła do obciążenia poprzez spolaryzowane prądem stałym szeregowe przeciwsobne kondensatory w gałęziach A, B oraz C. Jak pokazano, gałęzie A, B oraz C źródła zasilania prądem przemiennym równocześnie zasilają kondensatory oraz transformator podstawowy. Większa część mocy prądu przemiennego jest dostarczana do obciążenia prądu przemiennego. W podobny sposób może być zrealizowany inny, wielofazowy, przemiennoprądowy obwód łączący kondensatory. Jak wskazano wcześniej, zilustrowana realizacja źródła polaryzacji prądem stałym może być dowolna. Poszczególne zastosowania mogą wymagać naprzemiennych źródeł zasilania prądem stałym dla optymalnej pracy długoterminowej. Zazwyczaj w układach przemiennoprądowych, neutralny węzeł 10 będzie uziemiony w pojedynczym punkcie poprzez uziemienie, uziemiają cy opornik, cewkę indukcyjną lub kondensator. Warto zauważyć, że projekt izolacji elektrycznej charakteryzującej źródło zasilania prądem stałym 1301 traci niektóre funkcjonalności gdy jest podłączone do źródła zasilania prądem przemiennym, kondensatorów spolaryzowanych, obciążeń prądu przemiennego oraz uziemienia układu jeżeli takie istnieje.Figure 13 shows a three-phase, four-wire AC power system with a three-phase, electrically isolated, unregulated DC power source for capacitor bias. A three-phase DC power source (DC voltage source) 1301 is used for forward bias pairs of biased capacitors 1309 in accordance with the present invention. In this example, the DC power source 1301 generally includes a primary transformer 1302A, a secondary transformer 1302B, a diode bridge 1303, choke coils 1304 and 1305, and a biased capacitor 1306 and a diode 1307. A DC power source together with a resistor 1308, diodes associated with nodes 4 -10 and the diode and resistor connections associated with nodes 1-3 are a source of DC bias. Diode bridge 1303 is a three-phase, six-pulse, full wave device. Series diode / resistor elements connect the negative branch of the DC power source to the center nodes 1, 2 and 3 of the polarized capacitor, respectively, as shown. The positive branch of the DC power source is connected through a resistor 1308 and diodes 1310 (diode numbers 4-10) to polarized nodes 4-9 and to the neutral conductor of the system 10. Serial anti-series diodes 4 and 7 block the flow of AC current from branch A, simultaneously polarizing with direct current in series push-pull capacitors via the above-mentioned central node 1. The branches B and C are similarly DC biased. The alternating current is transferred from the source to the load through DC biased series anti-series capacitors in branches A, B, and C. As shown, the branches A, B, and C of the AC power source simultaneously feed the capacitors and the basic transformer. Most of the AC power is supplied to the AC load. Another multi-phase AC circuit connecting the capacitors can be implemented in a similar manner. As indicated earlier, the illustrated embodiment of the DC bias source can be anything. Individual applications may require alternating DC power sources for optimal long-term operation. Typically in AC systems, the neutral node 10 will be grounded at a single point via a grounding resistor, inductor or capacitor. It is noteworthy that the electrical insulation design characterizing the DC power source 1301 loses some functionality when connected to an AC power source, polarized capacitors, AC loads, and system ground if any.

Główna strona gałęzi transformatora trójkątnego 1302A oraz gałąź źródła zasilania prądem przemiennym (typu gwiazda, Scott Tee) zapewniają zapasowe ścieżki oraz tworzą jednolite napięcie odniesienia prądu stałego w stanie ustalonym na węzłach 4-10. Cewki indukcyjne 1304, 1305, dioda 1307 oraz opornik 1308 uniemożliwiają przewodzenie prądu przemiennego w układzie przez źródło zasilania prądem stałym. Centralne węzły 1, 2 oraz 3 urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego są utrzymywane przy niższym potencjale poprzez źródło zasilania prądem stałym 1301 zapewniając zasadniczo jednolite napięcie polaryzacji prądem stałym dla urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego. Ta wartość stałego napięcia polaryzacji nie jest zmieniane poprzez konwencję uziemienia układu prądu przemiennego. Warto zauważyć, że pojedyncze źródło zasilania prądem stałym polaryzuje trzy pary urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego przedstawione w 1309. Te pary kondensatorów znajdują się przeważnie w boczniku napięcia stałego, lecz znajdują się w oddzielnych gałęziach zasilania prądem przemiennym. W rzeczywistości, każda gałąź każdej pary pojemnościowej jest przeważnie w boczniku napięcia stałego w stosunku do źródła zasilania prądem stałym 1301.The main side of the 1302A delta transformer branch and the AC power source branch (Star, Scott Tee) provide backup paths and create a uniform steady-state DC reference voltage at nodes 4-10. Inductors 1304, 1305, a diode 1307, and a resistor 1308 prevent AC current from being conducted in the system through the DC power source. The central nodes 1, 2 and 3 of the PECS are held at a lower potential by a DC power source 1301 providing a substantially uniform DC bias voltage for the PECS devices. This DC bias voltage value is not changed by the AC system grounding convention. It is noteworthy that a single DC power source biases the three pairs of PECS devices depicted in 1309. These pairs of capacitors are mostly in the DC shunt but are in separate AC power branches. In fact, each branch of each capacitive pair is predominantly in a DC shunt relative to the DC power source 1301.

Figura 14 przedstawia przemienny trójfazowy, czteroprzewodowy układ prądu przemiennego z trójfazowym, nieuziemionym, nieregulowanym źródłem zasilania prądem stałym 1401 dla polaryzowania spolaryzowanych kondensatorów 1409. W opisywanym rozwiązaniu w miejscu układu diod 1310 wykorzystany jest układ oporników 1410. Zgodnie ze standardowym przybliżeniem inżynierskim, rząd wielkości różnic impedancji jest funkcjonalnie podobny do poprzedniego obwodu. Pojemnościowa impedancja prądu przemiennego jest niska tak, że przemiennoprądowe oporniki 50 Ω będą zasadniczo wykazywać takie samo zachowanie w 120:208[VAC] układzieFigure 14 shows an alternating three-phase, four-wire AC system with a three-phase, ungrounded, unregulated DC power supply 1401 to bias polarized capacitors 1409. This arrangement uses a resistor array 1410 in place of the diode array 1310. Standard engineering approximation has an order of magnitude of the differences. impedance is functionally similar to the previous circuit. The AC capacitive impedance is low so that 50 ohm AC resistors will essentially show the same behavior in a 120: 208 [VAC] circuit

60Hz jak diody zaporowe prądu przemiennego w poprzednim obwodzie. Obwód wykorzystuje miliomowy (mΩ) ESR kondensatora w boczniku z węzłami 1-10 połączonymi z opornikiem 500 Ω60Hz as AC blocking diodes in the previous circuit. The circuit uses the milliohm (mΩ) ESR of a capacitor in a shunt with nodes 1-10 connected to a 500 Ω resistor

PL 199 220 B1 dla skutecznego kierowania prądu przemiennego poprzez kondensatory aniżeli przez obwód prądu stałego zgodnie z konwencją, że prąd przepływa przez ścieżkę o najmniejszym oporze. W tym przykładzie, wszystkie przedstawione składniki oprócz 1409 tworzą źródło polaryzacji prądem stałym. Przemienna metoda polaryzacji jest wykorzystana do pokazania, że wynalazek może zostać zrealizowany poprzez wiele takich schematów polaryzacji wykorzystujących wysoką impedancję prądu przemiennego.To efficiently direct the AC through the capacitors rather than through the DC circuit in accordance with the convention that the current flows through the path with the least resistance. In this example, all components depicted except 1409 form a DC bias source. The alternating method of polarization is used to show that the invention can be realized with many such polarization schemes using high AC impedance.

Figura 15 przedstawia przemienny, indukcyjny sposób polaryzowania spolaryzowanych kondensatorów poprzednio przedstawionych na fig. 13 oraz fig. 14. Fig. 15 składa się z szeregowo ustawionego źródła zasilania prądem przemiennym, obciążenia oraz kondensatorów w układzie przeciwsobnym, oznaczonych jako 1509, trzech odrębnych trójfazowych cewek indukcyjnych oraz źródła zasilania prądem stałym 1501. Dodatnia gałąź źródła zasilania prądem stałym jest podłączona do wyjściowych diod P1 oraz P2, gdy ujemna gałąź jest podłączona do diody ograniczającej prąd z wyjściem N1. Na podstawie powyższego fragmentu dla specjalistów w dziedzinie jasne jest, że sugerowanych jest wiele dodatkowych schematów polaryzacji. Warto zauważyć, że w tym trójfazowym, trójprzewodowym (układ delta) układzie prądu przemiennego oznaczonym jako 1509, wyjście N1 jest połączone do złącz ujemnych kondensatora biegunowego poprzez cewki indukcyjne w węzłach 1-3 podczas gdy P1 oraz P2 są podłączone do dodatnich biegunów kondensatora 4-9. W ścieżce prądu stałego mogą być dodane szeregowe elementy oporowe dla dalszej redukcji prądu przemiennego poprzez źródło zasilania prądem stałym. Warto także zauważyć, że dla uproszczenia na schemacie został pominięty prostujący transformator izolujący. Odpowiednio dobrane cewki indukcyjne o wysokiej impedancji lub uzwojenie transformatora mogą być wykorzystane dla połączenia źródła zasilania prądem stałym do kondensatorów spolaryzowanych przy równoczesnym zapewnianiu możliwości blokowania prądu przemiennego.Figure 15 shows the alternating inductive biasing of the polarized capacitors previously shown in Figure 13 and Figure 14. Figure 15 is comprised of an AC power source in series, load and push-pull capacitors, labeled 1509, three separate three-phase inductors. and a DC power source 1501. The positive branch of the DC power source is connected to the output diodes P1 and P2 when the negative branch is connected to the current-limiting diode with output N1. From the above passage, it is clear to those skilled in the art that many additional polarization patterns are suggested. It is worth noting that in this three-phase three-wire (delta circuit) AC system labeled 1509, output N1 is connected to the negative terminals of the pole capacitor through inductors at nodes 1-3 while P1 and P2 are connected to the positive terminals of the capacitor 4- 9. Serial resistors can be added in the DC path to further reduce the AC current through the DC power source. It is also worth noting that, for the sake of simplicity, the rectifying isolation transformer has been omitted in the diagram. Properly selected high impedance inductors or transformer windings can be used to connect a DC power source to polarized capacitors while providing ac blocking capability.

To zjawisko zwiększa także i ryzyko. Uzwojenie magnetyczne lub mały opornik, umieszczone wzdłuż stałego napięcia polaryzacji tworzy zwarcie. To może tworzyć niszczące, warunki napięcia wstecznego na kondensatorach spolaryzowanych, jeżeli nie uważa się odpowiednio. Ryzyko polaryzacji wstecznej jest dobrze znane osobom posiadającym doświadczenie. Z tego powodu, normalnym trybem działania powinno być wykorzystanie zespołu kondensatorów spolaryzowanych jako jednostki. Filtry górno-przepustowe, dolno-przepustowe, środkowo-przepustowe oraz filtry zaporowe, złączone z węzłem centralnym, powinny być stosowane z wyjątkową ostrożnością z tych samych powodów.This phenomenon also increases the risk. A magnetic winding or a small resistor along the DC bias voltage creates a short circuit. This can create devastating, reverse voltage conditions on the polarized capacitors if not properly considered. The risk of reverse polarity is well known to those having experience. For this reason, normal mode of operation should be to use the polarized capacitor bank as the unit. High pass, low pass, band pass, and barrier filters connected to the central node should be used with extreme caution for the same reasons.

Warto wspomnieć, że silniki oraz transformatory posiadają integralne uzwojenia. Warto również przypomnieć, że sprzęt do przekształcania energii zazwyczaj zawiera transformatory izolacyjne. Warto rozważyć transformator z poziomem dystrybucji obsługujący co najmniej jeden silnik przemiennoprądowy, poprzez ustawiony równolegle niniejszy wynalazek inne oprzyrządowanie. W tym prostym przypadku, po obu stronach obecna zespołu kondensatorów, zarówno po stronie źródła jak i obciążenia obecna jest cewka indukcyjna oraz ścieżki oporników. Jest to prawdziwe dla zasilanych linii połączeń typu gwiazda, Scott Tee, trójkąt, otwarty trójkąt oraz szeroki trójkąt oraz dla neutralnych linii jedynie w pierwszych trzech przypadkach. Warto takż e zauważ y ć , ż e w przewa ż ającej liczbie przypadków, uziemienia w układach zasilania prądem przemiennym są typu półprzewodnikowego, oporowego lub indukcyjnego. W trybie działania normalnego stanu ustalonego, w zwyczajnej jednofazowej lub wielofazowej sieci elektrycznej, istnieją dodatkowe ścieżki napięcia polaryzacji prądem stałym prowadzące do kondensatorów. Wewnętrzne węzły zespołu kondensatorów mogą być dodatkowo połączone; jednakże, z powodu powyższych warunków, rzadko będzie rozważane jako niezbędne dla zewnętrznych węzłów.It is worth mentioning that motors and transformers have integral windings. It is also worth recalling that energy conversion equipment usually includes isolation transformers. Consider a distribution level transformer serving at least one AC motor through other instrumentation arranged in parallel with the present invention. In this simple case, an inductor and resistor tracks are present on both sides of the capacitor bank, both on the source and load side. This is true for Star, Scott Tee, Delta, Open Delta, and Wide Delta powered lines and for neutral lines only in the first three cases. It is also worth noting that in the vast majority of cases, the groundings in AC power systems are of the semiconductor, resistance or inductive type. In normal steady-state operation mode, in an ordinary single-phase or multiphase electrical network, there are additional DC bias voltage paths leading to the capacitors. The internal nodes of the capacitor bank may additionally be connected; however, due to the above conditions, it will rarely be considered necessary for external nodes.

Figura 16 przedstawia obwód 1600, który zapewnia wdrożenie niniejszego wynalazku odpowiedniego dla jednofazowego układu 120:240[VAC]. To jest najbardziej powszechny schemat dystrybucji zasilania przemiennego wykorzystywanego w gospodarstwach domowych w USA. Warto zauważyć, że szeregowy przeciwsobny zespół kondensatora 1609 jest obecny w każdej zasilanej gałęzi, choć mógłby być zastosowany zespół neutralny. Złącza węzłów prądu stałego zespołu kondensatora są polaryzowane poniżej uziemienia układu. Szczegóły związane ze źródłem zasilania prądem stałym oraz blokowaniem prądu przemiennego są pominięte na schemacie dla uproszczenia rysunku. Uziemienie układu prądu przemiennego, gałęzie neutralne oraz zasilane są powierzchniami ekwipotencjalnymi w stosunku do stanu ustalonego prądu stałego. Dostępne są spolaryzowane kondensatory z dyskretnymi wartościami znamionowymi prądu pulsacyjnego. Równoległe kondensatory lub zespoły kondensatorów mogą być wymagane dla realizacji do20Figure 16 shows a circuit 1600 that provides an implementation of the present invention suitable for a 120: 240 [VAC] single phase system. This is the most common US household AC power distribution scheme. It is noteworthy that a series push-pull capacitor assembly 1609 is present in each powered branch, although a neutral assembly could be used. The capacitor unit DC node junctions are biased below system ground. Details related to the DC power source and AC blocking are omitted from the diagram for simplicity of the drawing. The earthing of the alternating current system, the neutral branches and are supplied with equipotential surfaces in relation to the steady state direct current. Polarized capacitors are available with discrete pulsating current ratings. Parallel capacitors or capacitor banks may be required for the implementation of up to 20

PL 199 220 B1 wolnej wartości znamionowej prądu przemiennego. Parametry prądu w stanie nieustalonym (impuls oraz udar) i/lub stanie ustalonym mogą być wykorzystane dla określenia liczby oraz konstrukcji kondensatorów biegunowych wymaganych w danym zastosowaniu. Fig. 16 przedstawia równoległy zespół kondensatorów skonstruowanych z każdym wewnę trznym urządzeniem w boczniku. Równoległ e połączenia mogą być nieregulowane lub regulowane. Obciążenia prą du przemiennego dla takich zastosowań mogą być zasilane przez dwa albo trzy przewody 120 VAC lub przez dwa, trzy lub cztery przewody 240 VAC. Środkowa gałąź transformatora oraz neutralny przewód obciążenia są bezpośrednio uziemione w tym obwodzie.The free AC rating. The transient current parameters (pulse and surge) and / or steady state can be used to determine the number and design of polar capacitors required for a given application. Fig. 16 shows a parallel bank of capacitors constructed with each internal device in the shunt. Parallel connections may be unregulated or adjustable. The AC loads for such applications may be powered by two or three wires of 120 VAC or by two, three, or four wires of 240 VAC. The middle branch of the transformer and the neutral load conductor are directly grounded in this circuit.

Wartości parametrów sieci oraz cele takie jak rezonans mogą być osiągnięte poprzez podłączanie i odłączenie zespołów kondensatorów z sieci. To przełączanie może być osiągnięte ręcznie, elektromechanicznie lub poprzez elementy półprzewodnikowe. W wielu przypadkach (włączając w to bez ograniczenia elektrolityczne kondensatory aluminiowe), reaktancja pojemnościowa, szeregowa oporność, impedancja, trwałość, współczynnik rozproszenia oraz podobne, mogą być kontrolowane poprzez środki regulacji temperatury otoczenia oraz rdzenia. Te parametry kondensatora oraz trwałość kondensatora zależą od temperatury rdzenia i mogą być dostosowywane w jakiś sposób poprzez zmianę temperatury.Grid parameter values and goals such as resonance can be achieved by connecting and disconnecting capacitor banks from the grid. This switching can be achieved manually, electromechanically or via semiconductor elements. In many cases (including, without limitation, aluminum electrolytic capacitors), capacitive reactance, series resistance, impedance, durability, dissipation factor and the like may be controlled by means of ambient and core temperature control. These capacitor parameters and the life of the capacitor depend on the core temperature and may be adjusted in some way by changing the temperature.

Jest pożądane aby utrzymać odpowiednią polaryzację równoległych jednostek prądem stałym. Także jest korzystne, by zapewnienia połączenia o wysokiej impedancji prądu przemiennego oraz niskiej oporności prądu stałego w pobliżu mechanizmu przełączającego w przypadku kontrolowanych jednostek przełączających. Warto zauważyć, że transformator źródła zapewnia dodatkową ścieżkę polaryzacji prądem stałym dla każdego rozgałęzienia obwodu 1600, z wyłączeniem złączy węzła prądu stałego. Obwód z fig. 16 może być mniej podatny na awarie kaskadowe poprzez oddzielne zabezpieczanie bezpiecznikiem ścieżki polaryzacji prądem stałym prowadzącej do gałęzi oraz centralnych węzłów, jak również ścieżki prądu przemiennego każdego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego w gałęziach 120 V wyjścia 240:120 V. Obwód z fig. 16 może być dalej przekształcany w obwód dzielnika prądu przemiennego poprzez oddzielanie wyjść, oraz jeżeli jest to niezbędne, węzłów centralnych.It is desirable to maintain the DC polarity of the parallel units. It is also advantageous to provide high AC impedance and low DC resistance connections near the switching mechanism in the case of controlled switching units. Note that the source transformer provides an additional DC bias path for each branch of circuit 1600, excluding the DC junction connectors. The circuit in Fig. 16 may be less prone to cascading failures by separately fusing the DC bias path to the branches and central nodes, as well as the AC path of each PECS on the 120V branches of the 240: 120V output. of Fig. 16 can be further converted into an AC divider circuit by separating the outputs and, if necessary, the central nodes.

Figura 17 przedstawia zwykłą reprezentację wysokonapięciowego zastosowania spolaryzowanego kondensatora 4n+ oraz obwodu polaryzującego 1700. Obwód 1700 ogólnie zawiera źródło zasilania prądem przemiennym 1701, szeregowe przeciwsobne spolaryzowane kondensatory 1702-1705 oraz obciążenie prądu przemiennego 1716, jak również obwód polaryzacji prądem stałym. Źródło polaryzacji prądem stałym składa się z oporników 1706, 1707, 1708, 1713, 1714 oraz źródeł zasilania prądem stałym 1709-1712. Kondensatory 1702, 1703 są w układzie szeregowym, tak jak kondensatory 1704, 1705. Pary kondensatorów 1702, 1703 oraz 1704, 1705 są połączone w szeregowej konfiguracji przeciwsobnej prądu przemiennego. One są także zasadniczo zbocznikowane względem siebie. Stąd prąd stały ładowania, prąd upływowy oraz napięcie polaryzacji widoczne są równoległe konfiguracje dwu-kondensatorowe. Sygnał prądu przemiennego przechodzi jednakże przez to co stanowi w efekcie szeregową konfigurację czterech kondensatorów. Ten punkt jest znaczący przy określaniu maksymalnego napięcia kondensatora, gdy brana jest pod uwagę tolerancja elementów lub błąd. Ten system może być rozszerzony dla umożliwienia konstrukcji kondensatorów 6n+, 8n+ oraz kondensatorów przemiennoprądowych o wyż szych napię ciach przy wykorzystaniu kondensatorów spolaryzowanych. Warto zauważ yć , ż e utrzymywana jest całościowa symetria. W tym konkretnym zastosowaniu, napięcie polaryzacji jest wyłącznie dzielone na zewnątrz. To nie jest istotne, lecz jest ilustracją jednego ze sposobów polaryzacji. Tak jak jest w przypadku innych klas i rodzajów kondensatorów, kondensatory rzeczywiście zachowują się jak dzielniki napięcia zarówno dla prądu przemiennego oraz stałego w zakresie błędu elementu. Pojedyncze źródło zasilania prądem stałym lub dwa źródła zasilania prądem stałym mogą być zamienione na odpowiednie urządzenie zaporowe dla prądu przemiennego oraz warunki polaryzacji. Oporności rozdzielające mogą być skonfigurowane dla zapewnienia odpowiedniego podziału napięcia stałego polaryzacji oraz ulepszonego podziału napięcia przemiennego na kondensatorach 1702-1705. Ta oporowa sieć polaryzująca może zmniejszyć efekty różnic tolerancji składników kondensatorowych. Impedancja sieci zasilania prądem przemiennym, reaktancja pojemnościowa, zastępczy opór szeregowy oraz podobne wielkości, mogą być zwiększone poprzez przełączanie wewnątrz lub na zewnątrz jednego lub więcej kondensatorów połączonych szeregowo lub równolegle. Obudowy aluminiowe kondensatorów elektrolitycznych, skonstruowane zazwyczaj w celu rozpraszania ciepła, mogą być podłączone z biegunem ujemnym, rzadziejFigure 17 shows a common representation of the high voltage application of a 4n + polarized capacitor and a bias circuit 1700. Circuit 1700 generally includes an AC power source 1701, series anti-series polarized capacitors 1702-1705, and an AC load 1716, as well as a DC bias circuit. The DC bias source consists of resistors 1706, 1707, 1708, 1713, 1714 and DC power sources 1709-1712. Capacitors 1702, 1703 are in series, as are capacitors 1704, 1705. The pairs of capacitors 1702, 1703 and 1704, 1705 are connected in an AC anti-series configuration. They are also basically deviated from each other. Hence, the direct charging current, leakage current and bias voltage are visible in parallel two-capacitor configurations. The AC signal passes through what is, however, a series configuration of four capacitors. This point is significant in determining the maximum capacitor voltage when component tolerance or error is taken into account. This system can be extended to allow the construction of 6n +, 8n + capacitors and higher voltage AC capacitors using polarized capacitors. Note that overall symmetry is maintained. In this particular application, the bias voltage is only shared out. This is not essential, but is an illustration of one of the ways of polarization. As with the other classes and types of capacitors, capacitors actually behave as voltage dividers for both AC and DC within the component error range. A single DC power source or two DC power sources can be converted to a suitable AC blocking device and bias conditions. Splitting resistances may be configured to provide adequate DC bias voltage division and improved AC voltage division across capacitors 1702-1705. This resistive bias network can reduce the effects of capacitor component tolerance differences. AC mains impedance, capacitive reactance, equivalent series resistance and the like may be increased by switching inside or outside of one or more series or parallel connected capacitors. Aluminum housings of electrolytic capacitors, usually designed to dissipate heat, can be connected to the negative pole, less frequently

PL 199 220 B1 aniżeli z uziemieniem układu, co stanowi sprawę wymagającą pewnej ostrożności. Innym obszarem zainteresowania jest to, że obecna jest możliwa do wykorzystywania asymetria w odniesieniu do podziału napięcia przemiennego oraz stałego. Patrząc od góry do dołu, istnieją trzy stany polaryzacji w kierunku przewodzenia. Podobne stany polaryzowania istnieją gdy patrzy się na układ z dołu do góry. Warto zauważyć, że to samo zakończenie udziału napięcia przemiennego może być zrealizowane poprzez dwie niezależne szeregowe przeciwsobne konfiguracje urządzeń do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych na gałąź, co w tym obwodzie realizowane jest przez szeregową przeciwsobną konfigurację szeregową kondensatorów. Ten przemienny sposób umożliwia zastosowanie źródła polaryzacji o niższym napięciu stałym oraz zawiera bardziej rozległy przykład zasady stosowania przemiennej szeregowej topografii przemiennoprądowej istniejącej równocześnie z bocznikową topografią stałoprądową. Przykładem użyteczności powyższych obserwacji, jest to że 25% napięcia prądu przemiennego przyłożonego do zespołu kondensatorów jest obecne na dowolnym z kondensatorów. W zakresie tolerancji składników i/lub błędu, każdy może monitorować przyłożone napięcie prądu przemiennego przy zmniejszonym napięciu, i można bezpośrednio zastosować dowolne elementy elektroniczne wymagające polaryzacji.PL 199 220 B1 than with the system ground, which is a matter that requires some caution. Another area of concern is that there is a workable asymmetry with respect to the AC and DC voltage split. When viewed from top to bottom, there are three polarization states in the forward direction. Similar polarization states exist when the system is viewed from the bottom up. It is noteworthy that the same termination of the AC voltage contribution may be accomplished by two independent series anti-series PEC configurations per branch, which in this circuit is accomplished by an anti-series series configuration of capacitors. This alternating method allows the use of a polarization source with a lower DC voltage and includes a more extensive example of the principle of using an alternating series AC topography existing simultaneously with a shunt DC topography. An example of the utility of the above observations is that 25% of the AC voltage applied to the capacitor bank is present on any of the capacitors. Within component tolerance and / or error, anyone can monitor the applied AC voltage at reduced voltage, and any electronic components requiring polarization can be used directly.

W tradycyjnych projektach elektrycznych, unika się gdzie to możliwe zastosowania szeregowych kondensatorów. Najważniejszym powodem jest to, że dwa identyczne kondensatory połączone szeregowo będą posiadać połowę reaktancji pojemnościowej pojedynczego kondensatora. To jest niekorzystna sytuacja przy obecnie dostępnych technologiach wykonywania kondensatorów prądu przemiennego, wskutek niskiego poziomu reaktancji pojemnościowej, który może być uzyskany w sposób ekonomiczny. Zjawisko to jest jednakże nieznaczne w obecnym wynalazku. W niniejszym wynalazku zazwyczaj parametrem ograniczającym jest składowa zmienna prądu tętniącego, aniżeli reaktancja pojemnościowa. Niniejszy wynalazek zapewnia nadmiar reaktancji pojemnościowej poprzez wykorzystanie urządzeń do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych.In traditional electrical designs, the use of series capacitors is avoided where possible. The most important reason is that two identical capacitors connected in series will have half the capacitance of a single capacitor. This is a disadvantage with currently available AC capacitor technologies, due to the low level of capacitance that can be obtained economically. This phenomenon is however insignificant in the present invention. In the present invention, typically the limiting parameter is the variable component of the ripple current, rather than the capacitive reactance. The present invention provides excess capacitance by using polarized electric charge storage devices.

Figura 18 przedstawia jeszcze inną realizację stanowiącą obwód 1800 według niniejszego wynalazku. Obwód 1800 wykorzystuje zmienne źródło zasilania prądem stałym 1801, którego wartości są proporcjonalne do napięcia prądu przemiennego na parze szeregowych przeciwsobnych kondensatorów 1809, dla pary kondensatorów 1809 spolaryzowanych w kierunku przewodzenia. To zapewnia że pary kondensatorów szeregowych przeciwsobnych 1809 pozostają wystarczająco spolaryzowane w kierunku przewodzenia w oparciu o wielkość przyłożonego sygnału prądu przemiennego. Pierwotna strona, pokazanego małego transformatora izolacyjnego jest zasilana poprzez napięcie zespół mechaniczny, szeregowy zespół przeciwsobnych kondensatorów 1809. Warto zauważyć, że pierwotna strona transformatora zachowuje się jako element zwierający dla dodatnich biegunów kondensatora. Jak zostało przedyskutowane w innym miejscu tego opisu, dowolna cewka indukcyjna wykazuje taką charakterystykę fizyczną. Stosunek uzwojenia pierwotnego do wtórnego transformatora mieści się pomiędzy 1:1 oraz 2:1 i jest odpowiedni dla 1 Ω lub 3Ω zastosowań opisanego obwodu. Pełnookresowy mostek diodowy, z filtrem, jest połączony do wtórnego uzwojenia transformatora. Elektrycznie odizolowane, filtrowane wyjście jest następnie połączone z szeregowymi kondensatorami przeciwsobnymi jako źródło zasilania prądem stałym. Opornik 1803 oraz dioda 1802 służą jako urządzenia zaporowe dla prądu przemiennego oraz jako połączenie polaryzujące prowadzące z węzła złącza prądu stałego kondensatora m do ujemnego bieguna źródła napięcia stałego. Ze wzrostem spadu napięcia przemiennego na kondensatorze (przyłożone napięcie), stałe napięcie polaryzacji będzie wzrastać. Jeżeli spadek napięcia przemiennego na kondensatorze będzie maleć, napięcie polaryzacji zacznie powoli opadać. Tak więc, ta konfiguracja posiada cechy sprzężenia zwrotnego i dynamicznie odpowiada na potrzeby zwiększonego stałego napięcia polaryzacji. Opornik ładujący 1804 jest przedstawiony w boczniku z obciążeniem prądu przemiennego. Jest to wstępnie ładujący opornik, który jest często wykorzystywany przez specjalistów w dziedzinie dla poprawienia regulacji napięcia. Ta polaryzacja z fig. 18 może być wykorzystana dla zapewnienia ciągłej polaryzacji w kierunku przewodzenia dla obu gałęzi kondensatora. Jest ona odpowiednia do radzenia sobie z wymaganiami rezonansowej polaryzacji układu przemiennoprądowego w stanie nie-ustalonym, jeżeli wielkości znamionowe składników są odpowiednie. Różne zastosowania mogą zawierać oporniki w dodatniej gałęzi polaryzacji prądem stałym. Warto zauważyć, że w wielu zastosowaniach może być pożądane zastosowanie zapasowego źródła polaryzacji prądem stałym. Zmniejszenie wpływu elementów układu jest celem projektowania obwodów elektrycznych z fig. 18. Może być skonstru22Figure 18 shows yet another embodiment of circuit 1800 in accordance with the present invention. Circuit 1800 uses an alternating DC power source 1801 whose values are proportional to the AC voltage across a pair of anti-series capacitors 1809 for a pair of forward biased capacitors 1809. This ensures that the pairs of anti-series capacitors 1809 remain sufficiently forward biased based on the magnitude of the applied AC signal. The primary side of the small isolation transformer shown is energized by the voltage of the mechanical assembly, a series push-pull capacitor 1809. It is noteworthy that the primary side of the transformer behaves as a shorting element for the positive poles of the capacitor. As discussed elsewhere in this specification, any inductor exhibits these physical characteristics. The ratio of the primary winding to the secondary of the transformer is between 1: 1 and 2: 1 and is suitable for 1 Ω or 3 Ω applications of the circuit described. A full wave diode bridge, with filter, is connected to the secondary winding of the transformer. The electrically isolated, filtered output is then connected to series push-pull capacitors as a DC power source. Resistor 1803 and diode 1802 serve as an AC stop device and as a bias link from the capacitor DC junction node m to the negative pole of the DC voltage source. As the AC voltage drop across the capacitor increases (applied voltage), the DC bias voltage will increase. If the AC voltage drop across the capacitor decreases, the bias voltage will slowly decrease. Thus, this configuration has feedback characteristics and dynamically responds to the need for increased DC bias voltage. Charging resistor 1804 is shown in the shunt with an AC load. This is a pre-charging resistor that is often used by those skilled in the art to improve voltage regulation. This bias of Fig. 18 can be used to provide continuous forward bias for both capacitor branches. It is suitable for dealing with the non-steady state resonant bias requirements of an AC system if the component ratings are appropriate. Various applications may include resistors in the positive branch of DC bias. It is worth noting that in many applications it may be desirable to use a backup DC bias source. Reducing the effect of system components is the goal of the electrical circuit design of Fig. 18. May be constructed 22

PL 199 220 B1 owany analogiczny układ, w którym, izolacja elektryczna prądu stałego jest zapewniona poprzez kondensatory.An analogous system is provided in which the DC electrical isolation is provided by capacitors.

Figura 19 przedstawia przemiennoprądowy silnik indukcyjny (lub silnik jednofazowy z fazą pomocniczą) z kondensatorem wykorzystujący urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego według niniejszego wynalazku. Pokazane są: źródło zasilania prądem przemiennym 1904, przełącznik 1902, para urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego 1903 oraz uzwojenia silnika (statora) 1900, 1901. Szczegóły obwodu polaryzacji prądem stałym oraz szczegóły rotora są pominięte. Uzwojenie silnika (statora) jest w boczniku z zespołem uzwojenia silnika 1900 i pary urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego 1903. Przełącznik 1902 jest zamknięty dla podłączenia źródła zasilania prądem przemiennym 1904. Silniki jednofazowe z fazą pomocniczą (i/lub pojemnościowe przemiennoprądowe silniki indukcyjne) zapewniają początkowy moment obrotowy oraz pole wirujące. Szeregowe połączenia zespołu uzwojenia silnika 1900 i pary urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego 1903 tworzą jednostkowy lub lekko wyprzedzający współczynnik mocy. To powoduje, że prąd przepływający poprzez uzwojenia silnika 1900 oraz 1901 wyprzedza fazę o około 90°. Nie istnieje potrzeba rozłączania uzwojenia silnika 1900 ponieważ, wynalazek jest odpowiedni dla pracy ciągłej. To 90° przesunięcie fazy może zlikwidować lub zmniejszyć charakterystykę 120 Hz mechanicznych wibracji (pulsacji) silnika jednofazowego. Alternatywnie, uzwojenie silnika 1901 może być rozłączone po rozruchu. Dowolny z wymienionych sposobów moż e być wykorzystany dla konfiguracji obwodu, który jest przypadkowo bliski rezonansu podczas stanu ustalonego i/lub rozruchu.Figure 19 shows an AC induction motor (or a single phase auxiliary phase motor) with a capacitor employing the PECS devices of the present invention. Shown are: AC power source 1904, switch 1902, pair of polarized charge storage devices 1903 and motor (stator) windings 1900, 1901. Details of the DC bias circuit and rotor details are omitted. The motor (stator) winding is in the shunt with the motor winding assembly 1900 and a pair of polarized electric charge storage devices 1903. Switch 1902 is closed to connect an AC power source 1904. Single phase motors with auxiliary phase (and / or capacitive AC induction motors) provide initial torque and rotating field. Series connections of motor winding assembly 1900 and a pair of PECS 1903 form a unitary or slightly leading power factor. This causes the current through the motor windings 1900 and 1901 to lead the phase by approximately 90 °. There is no need to disconnect the motor winding 1900 because the invention is suitable for continuous operation. This 90 ° phase shift can cancel or reduce the 120 Hz characteristics of the mechanical vibration (pulsation) of a single-phase motor. Alternatively, motor winding 1901 may be disconnected after start-up. Any of the methods mentioned may be used for a circuit configuration that is accidentally close to resonance during steady state and / or starting.

Figura 20 przedstawia zestrojony szeregowy obwód LC 2000, składający się z cewki indukcyjnej 2001 oraz pary urządzeń do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych 2002 według bieżącego wynalazku. Półprzewodnikowy (jednostronny statyczny) przełącznik 2003 składający się na tym rysunku z szeregowych przeciwsobnych tyrystorów jest w boczniku z parą urządzeń do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych 2002. Opornik 2004 stanowi obciążenie w stanie ustalonym. Szeregowe i/lub równoległe połączenie cewek indukcyjnych oraz kondensatorów jest zazwyczaj oznaczane w handlu jako obwód LC i jest dość często wykorzystywane do celów filtracji. Szczegóły związane polaryzacją prądem stałym są pominięte dla uproszczenia. Gdy poprzez zamknięcie przełącznika 2005 ustalane są warunki błędu, detektor prądu (torus) 2006 wykrywa szybko wzrastające natężenie prąd. Zamiennie, w celu wykrycia warunków szkodliwych dla sieci zastosowany może być mechanizm wykrywający napięcie, detekcja uszkodzenia uziemienia lub sposoby alternatywne. Sygnał jest roboczo połączony z przełącznikiem półprzewodnikowym poprzez handlowo dostępny obwód. Gdy przełącznik półprzewodnikowy zewrze urządzenia do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych 2002 według niniejszego wynalazku, rezonansowy obwód środkowo-przepustowy staje się całkowicie indukcyjny oraz staje się elementem ograniczającym prąd. Czas odpowiedzi dostępnych handlowo przełączników półprzewodnikowych jest krótszy niż cykl. Warto zauważyć, że przełącznik podobny do 2003 może być umieszczony zasadniczo w boczniku przez cewkę indukcyjną 2001. To zapewni zdolność do strojenia parametrów sieci zasilania prądem przemiennym w stanie ustalonym poprzez zwieranie nadmiernej indukcyjności. Podobne mechanizmy strojenia i rozstrajania mogą być skonstruowane dla bocznika obwodu LC oraz rozwiązań hybrydowych.Figure 20 shows a tuned series LC circuit 2000 consisting of an inductor 2001 and a pair of PECS 2002 according to the present invention. A semiconductor (single-sided static) switch 2003 consisting of an anti-series thyristor in this figure is in a shunt with a pair of PECS 2002. The resistor 2004 is a steady state load. Series and / or parallel connection of inductors and capacitors is usually referred to in the trade as LC circuit and is quite often used for filtration purposes. DC polarization details are omitted for simplicity. When an error condition is established by closing the switch 2005, the current detector (torus) 2006 detects the rapidly increasing current. Alternatively, a voltage sensing mechanism, ground fault detection, or alternative methods may be used to detect network adverse conditions. The signal is operatively coupled to the semiconductor switch via a commercially available circuit. When the semiconductor switch shortens the PECS 2002 of the present invention, the resonant bandpass circuit becomes fully inductive and becomes a current-limiting element. The response time of commercially available solid-state switches is less than the cycle. It is noteworthy that a switch similar to 2003 may be placed substantially in the shunt through the inductor 2001. This will provide the ability to tune the steady state AC network parameters by shorting out excessive inductance. Similar tuning and detuning mechanisms can be constructed for an LC circuit shunt and hybrid solutions.

Figura 21 przedstawia zespół 2100, który zawiera cztery spolaryzowane kondensatory 2101 do 2104 mechanicznie zawieszone przy pomocy nie przewodzących pionowych taśm 2111 oraz 2112, połączonych z przewodnikami 2107, 2108. Kondensatory 2101 oraz 2102 są w boczniku poprzez ujemny przewód słupkowy 2105 oraz przewodzący wymiennik ciepła 2107, podobnie jak kondensatory 2103 oraz 2104 połączone przez przewody 2106 oraz 2108. Dodatni biegun szyny zbiorczej kondensatora oraz szczegóły obwodu polaryzacji są pominięte dla uproszczenia. Dla tego przykładu wybrane zostały spolaryzowane kondensatory z integralnymi podstawami w postaci bolców ze względu na ich zdolności przewodzenia ciepła. Przewodnik 2107 ma zasadniczo ten sam potencjał jak przewodnik 2105 oraz obudowy 2101, 2102. Podobnie 2108 oraz 2106 oraz obudowy 2103, 2104 są w pozornym zwarciu w większości dostępnych handlowo kondensatorach elektrolitycznych o dużych obudowach. Poziom płynnego dielektryka (oleju) znajduje się powyżej przewodników 2107 oraz 2108 w celu rozpraszania ciepła bez wymagań dotyczących połączenia elektrycznego. Poziom oleju może wzrosnąć powyżej obudowy kondensatora dla maksymalizowania zabezpieczenia przed spięciem elektrycznym jeżeli utrzymywane są suche połączenia oraz czyste odpowietrzniki ciśnieniowe kondensatora. Pokazane są mechaniczne rurki uproszczonegoFigure 21 shows an assembly 2100 that includes four polarized capacitors 2101 to 2104 mechanically suspended by non-conductive vertical strips 2111 and 2112 connected to conductors 2107, 2108. Capacitors 2101 and 2102 are in the shunt via negative pole conductor 2105 and conductive heat exchanger 2107 , as are the capacitors 2103 and 2104 connected by leads 2106 and 2108. The positive pole of the capacitor busbar and the details of the bias circuit are omitted for simplicity. For this example, polarized capacitors with integral pin bases have been selected for their thermal conductivity. Conductor 2107 has substantially the same potential as conductor 2105 and housings 2101, 2102. Likewise, 2108 and 2106 and housings 2103, 2104 are apparently short-circuited in most large-case commercially available electrolytic capacitors. The liquid dielectric (oil) level is above conductors 2107 and 2108 to dissipate heat without electrical connection requirements. Oil level may rise above the capacitor housing to maximize short circuit protection if connections are kept dry and the condenser pressure vents are kept clean. The mechanical simplified tubes are shown

PL 199 220 B1 zewnętrznego wymiennika ciepła 2109. Prosta konstrukcja ujawnia sposób zapewniania izolacji elektrycznej oraz regulacji temperatury dla działania urządzeń do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych w stanie ustalonym. Trwałość urządzeń do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych oraz parametry pojemnościowe mogą być zmieniane poprzez dostosowanie temperatury oleju. Zabezpieczenie elektryczne jest zapewnione poprzez charakterystyki izolacyjne płynnego dielektryka oraz łączników izolujących. Określenie „płynny dielektryk nie zamierza wyłączać izolacji oraz regulacji ciepła poprzez dielektryki w stanie stałym oraz gazowym wykazujących przewodnictwo cieplne, konwekcją, promieniowanie i/lub zdolności przenoszenia fononu oraz jest raczej określeniem ilustrującym, a nie ograniczającym. Różne sposoby łączenia izolacyjnego oraz sposoby utrzymywania dobrego kontaktu elektrycznego w kadziach olejowych są podobne do tych znanych w dziedzinie. Izolująca nakrywka, nasuwka, uszczelka, tuleja lub odpowietrzająca rurka i/lub sposoby suchych połączeń oraz produkty takie jak 'chico' oraz silikon są przykładami takich sposobów. Wzmocnienie chłodzenia oraz bezpieczeństwo elektryczne może być również osiągnięte poprzez zwiększony przepływ strumienia powietrza w bezpiecznej obudowie spełniającej wewnętrzne specyfikacje zabezpieczenia IP-20. Integralna konstrukcja wymiennika ciepła może być wykorzystana w 2107, 2108 oraz w obudowie dla dalszej zwiększonej efektywności wymiany ciepła. Warto zauważyć, że zewnętrzny wymiennik ciepła 2109 może być połączony do różnych mechanizmów ogrzewania i/lub chłodzenia, takich jak łaźnia wodna lub pompy cieplne. Korzystne rozwiązania zmieniają się ze zmianą poziomu mocy urządzenia, temperatury otoczenia, optymalnych parametrów kondensatora, bezpieczeństwem elektrycznym oraz podobnych ograniczeń. Dodatkowo, urządzenia do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych oraz ich połączenia mogą być dla potrzeb przewodzenia ciepła skonstruowane z wieloma biegunami elektrycznymi wystawionymi na dotyk osób obsługujących, poprzez obudowę lub alternatywnie poprzez rozbudowane wymienniki ciepła. Takie konstrukcje związane będą również z kwestiami zabezpieczeń, a ponadto zwiększają wykorzystanie regulacji temperatury w połączeniu z względami bezpieczeństwa elektrycznego. Różne techniki wytwarzania wykorzystujące konstrukcje „obudowa w obudowie”, różne stany skupienia materii, transport masy oraz podobne technik, mogą znaleźć zasadnicze zastosowanie w regulacji ciepła dla zastosowań bieżącego wynalazku. Podobnie, w trakcie rozważania projektu izolacji elektrycznej, jest możliwe bezpośrednie wstawienie wymiennika ciepła do obudowy kondensatora.Of external heat exchanger 2109. The simple structure discloses a method of providing electrical insulation and temperature control for the steady state operation of the PECS devices. The life of the PECS equipment and the capacitive parameters can be changed by adjusting the oil temperature. Electrical protection is provided by the insulating characteristics of the liquid dielectric and the insulating connectors. The term "liquid dielectric" is not intended to exclude the insulation and regulation of heat by solid and gas dielectrics having thermal conductivity, convection, radiation and / or phonon transfer capabilities, and is illustrative rather than limiting. Various methods of insulating joining and methods of maintaining good electrical contact in oil vats are similar to those known in the art. An insulating cap, sleeve, gasket, sleeve or vent tube and / or dry connection methods and products such as chico and silicone are examples of such methods. Cooling enhancement and electrical safety can also be achieved by increasing airflow in a secure enclosure that meets the internal IP-20 protection specifications. Integral design of the heat exchanger can be used in 2107, 2108 and in the housing for further enhanced heat transfer efficiency. It is noteworthy that the external heat exchanger 2109 may be connected to various heating and / or cooling mechanisms such as a water bath or heat pumps. Advantageous solutions vary with changes in the power level of the device, ambient temperature, optimal capacitor performance, electrical safety, and the like. Additionally, the polarized electric charge storage devices and their connections may be constructed for heat conduction with a plurality of electric poles exposed to the touch of operators through the housing or alternatively through extensive heat exchangers. Such constructions will also be related to safety issues and further increase the use of temperature regulation in combination with electrical safety considerations. Various manufacturing techniques utilizing "casing-in-casing" designs, various states of matter, mass transport, and similar techniques, may find substantial application in heat control for applications in the present invention. Likewise, when considering the electrical insulation design, it is possible to directly insert the heat exchanger into the capacitor housing.

Figura 22 przedstawia obwód 2200 składający się z źródła zasilania prądem przemiennym 2201, autotransformatora 2202, opornika 2203, prostownika 2204, przełącznika 2205, spolaryzowanych kondensatorów 2206, 2207 oraz obciążenia prądu przemiennego 2208. Autotransformator 2202 reguluje napięcie przemienne układu przyłożone do obwodu ładującego składającego się z opornika 2203 oraz diody 2204 będących pod innym napięciem aniżeli napięcie układu prądu przemiennego. Opcjonalny opornik obciążający 2209 łączy kondensator 2206 z obwodem ładującym. Obwód ładujący będzie utrzymywać spolaryzowane kondensatory pod dowolnym z góry ustalonym stałym napięciem polaryzującym do momentu połączenia z obciążeniem. Jest także możliwe uzyskanie zdolności działania ciągłego poprzez wykorzystanie pół-zakresowego albo pełnozakresowego mostka prostującego oraz innych podobnych sposobów. Mogą być wykorzystane alternatywne metody uzyskiwania elektrycznej izolacji odpowiednie dla utrzymywania ciągłego stałego napięcia polaryzacji kondensatorów spolaryzowanych. Układ ten może być ponownie zaprojektowany w celu zapewnienia elektrycznej izolacji prądu stałego przed napięciem stałym poprzez podłączenie autotransformatora do źródła prądu przemiennego przez dwa kondensatory. Ponadto, warto zauważyć, że dwa kondensatory mogą stanowić przeciwsobny układ równoległy urządzeń do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych. Ten sposób może być wykorzystany w zastosowaniach związanych z przekształcaniem energii, takich jak prostowniki oraz przemienniki. Obwód może być samo polaryzujący się, tzn. nie musi potrzebować obwodu kontrolującego. Ten obwód przede wszystkim, ilustruje wykorzystanie autotransformatora w obwodzie polaryzacji dla osiągnięcia wybranego poziomu napięcia polaryzacji. W celu regulacji poziomu stałego napięcia polaryzacji, w układzie można zawrzeć przełączniki zaczepów, kontrolowane prostowniki oraz podobne elementy.Figure 22 shows a circuit 2200 consisting of an AC power source 2201, an autotransformer 2202, a resistor 2203, a rectifier 2204, a switch 2205, polarized capacitors 2206, 2207, and AC loads 2208. The autotransformer 2202 regulates the AC voltage of the system applied to a charging circuit consisting of resistor 2203 and diode 2204 at a voltage different from that of the ac system. An optional load resistor 2209 connects the capacitor 2206 to the charging circuit. The charging circuit will hold the polarized capacitors at any predetermined constant bias voltage until connected to the load. It is also possible to achieve continuous operation capability by using a half-range or full-range rectifying bridge and other similar methods. Alternative electrical isolation methods suitable for maintaining a continuous constant voltage of the bias of the polarized capacitors may be used. This circuit can be redesigned to provide DC electrical isolation from DC voltage by connecting the autotransformer to an AC source via two capacitors. Moreover, it is noteworthy that the two capacitors may constitute an anti-parallel array of PECS devices. This method can be used in energy conversion applications such as rectifiers and inverters. The circuit may be self-polarizing, ie it does not need to be a controlling circuit. This circuit primarily illustrates the use of an autotransformer in a bias circuit to achieve a selected bias voltage level. Tap changers, controlled rectifiers, and the like can be included in the system to regulate the DC bias voltage level.

Figura 23 przedstawia źródło zasilania prądem przemiennym 2301, spolaryzowane kondensatory 2302, 2303, kontrolowane prostowniki 2304, opornik ograniczający prąd 2305, opornik obciążający 2306, przełącznik 2307 oraz obciążenie 2308. Kontrolowany prostownik, taki jak IGBT, tranzystor, tyrystor lub podobny element może być włączany lub wyłączany dla kontrolowa24Figure 23 shows an AC power source 2301, polarized capacitors 2302, 2303, controlled rectifiers 2304, current limiting resistor 2305, load resistor 2306, switch 2307, and load 2308. A controlled rectifier such as an IGBT, transistor, thyristor, or the like may be turned on. or disabled for control24

PL 199 220 B1 nia poziomu stałego napięcia polaryzacji. Prostowanie połowy okresu zachodzi gdy prąd przemienny przepływa poprzez kondensator 2302, prostownik 2304 oraz opornik ograniczający prąd 2305. Wstępnie obciążający opornik 2306 o wysokiej impedancji może być pominięty. Ten obwód posiada możliwość zwiększania oraz utrzymania regulowanego ładunku polaryzującego kondensator, bez przeładowania kondensatorów. Szczegóły obwodu kontroli prostowania są pomijane, ponieważ takie obwody kontroli są dostępne handlowo a techniki ich projektowania są znane specjalistom w tej dziedzinie. Warto zauważyć, że taka konfiguracja będzie działać przy niskich sygnałach oraz może być wykorzystywana w warunkach stanu nieustalonego i/lub ustalonego. Warto również zauważyć, że niekontrolowane prostowniki (diody) mogą być zastosowane zamiast 2304. Obwód ustanowi oraz utrzyma stałe napięcie polaryzacji na kondensatorach 2302, 2303 przeważnie równe wartości napięcia od zera do szczytowej wartości źródła prądu przemiennego 2301. Prąd stały płynący poprzez opornik 2305 w stanie ustalonym jest zasadniczo równy stałemu prądowi upływowemu kondensatorów 2302, 2303.The level of the DC bias voltage. Half period rectification occurs when the alternating current flows through capacitor 2302, rectifier 2304, and current limiting resistor 2305. High impedance preload resistor 2306 may be omitted. This circuit has the ability to increase and maintain a regulated capacitor bias charge without overcharging the capacitors. The details of the rectification control circuit are omitted since such control circuits are commercially available and techniques for designing them are known to those skilled in the art. It is worth noting that this configuration will operate at low signals and may be used under transient and / or steady state conditions. It is also worth noting that uncontrolled rectifiers (diodes) can be used in place of 2304. The circuit will establish and maintain a constant bias voltage across capacitors 2302, 2303 generally equal to the voltage from zero to the peak value of the AC source 2301. Direct current flowing through resistor 2305 in state steady state is substantially equal to the constant leakage current of the capacitors 2302, 2303.

Figura 23A przedstawia uproszczony obwód 23 dla bardziej jasnego ujawnienia mechanizmu ładowania. Elementy obwodu są ponownie ustawione dla wycięcia wyprzedzenia. Gdy kontrolowany prostownik 2304 jest włączony, jedna połówka okresu lub jej część powoduje przepływ prądu prostującego oraz gromadzenie ładunku na kondensatorze 2302. Opornik 2305 lub podobne urządzenie zmniejsza prąd w stanie nieustalonym (stały prąd polaryzacji, pół okresu) oraz pozostawia obciążenie (nie przedstawione) włączone. Nie ma znaczącego przepływu prądu przemiennego w stanie ustalonym przez opornik 2305.Figure 23A shows a simplified circuit 23 for more clearly disclosing the charging mechanism. The circuit elements are re-positioned for an advance notch. When the controlled rectifier 2304 is turned on, one half period or part of it causes a rectifying current to flow and a charge to accumulate on the capacitor 2302. A resistor 2305 or similar device reduces the transient current (constant bias current, half cycle) and leaves the load (not shown) turned on. . There is no significant steady state AC flow through resistor 2305.

Figura 24 przedstawia źródło zasilania prądem przemiennym 2401, diodę Zenera 2402, diodę 2403, kondensatory spolaryzowane 2404, 2405, diodę zaporową 2406, opornik zaporowy 2407, opornik opcjonalny 2408, przełącznik 2409, obciążenie prądu przemiennego 2410 oraz cewkę indukcyjną. To jest niekontrolowana wersja obwodu fig. 23. Dioda Zenera 2402 w układzie szeregowym przeciwsobnym z diodą 2403 oraz cewką indukcyjną 2411 będzie ograniczać napięcie polaryzacji kondensatora bez użycia obwodu kontrolującego. Część nadmiarowego napięcia polaryzacji prądem stałym jest przewodzona oraz rozpraszana poprzez diodę Zenera 2402, diodę 2403 oraz cewkę indukcyjną 2411. Warto zauważyć, że w zależności od doboru wartości składników, konfiguracja ta może wykluczyć możliwość działania w warunkach niskich sygnałów. Warto zauważyć, że cewka indukcyjna 2411 może być zamieniona na opornik lub inny odpowiedni element zaporowy dla prądu przemiennego oraz rozpraszający prąd stały.Figure 24 shows an AC power source 2401, a zener diode 2402, a diode 2403, biased capacitors 2404, 2405, a blocking diode 2406, a blocking resistor 2407, an optional resistor 2408, a switch 2409, an AC load 2410, and an inductor. This is the uncontrolled version of the circuit of Fig. 23. A zener diode 2402 in an push-series configuration with diode 2403 and inductor 2411 will limit the bias voltage of the capacitor without the use of a control circuit. Part of the DC bias redundant voltage is conducted to and dissipated through the zener diode 2402, diode 2403, and inductor 2411. It is worth noting that depending on the choice of component values, this configuration may preclude the possibility of operation under low signal conditions. Note that the inductor 2411 may be replaced with a resistor or other suitable AC blocking and DC dissipating element.

Figura 25 przedstawia obwód 2500, składający się ze źródła zasilania prądem przemiennym 2502, kondensatorów spolaryzowanych 2512, 2514 oraz obciążenia prądu przemiennego 2520. Przedstawiono również źródło polaryzacji napięciem stałym składające się z oporników 2503, 2505, 2507, 2509, diody 2521 oraz źródło napięcia stałego 2522, które funkcjonuje nawet gdy źródło zasilania prądem przemiennym lub obciążenie są odłączone od obwodu. Źródło polaryzacji prądem stałym ustanawia oraz utrzymuje napięcie polaryzacji w kierunku przewodzenia kondensatorów 2512, 2514. Oporniki 2503, 2505, 2507, 2509 oraz dioda 2521 równo rozkładają napięcie stałe na kondensatorach oraz zapobiegają omijaniu kondensatorów przez znaczne natężenia prądu przemiennego. Warto zauważyć, że dowolny pojedynczy węzeł tego obwodu może być czynnie połączony do uziemienia układu. Na tej ilustracji, obciążenie prądu przemiennego oraz źródło zasilania prądem przemiennym mogą działać przy różnych stałych napięciach odniesienia.Figure 25 shows circuit 2500 consisting of AC source 2502, bias capacitors 2512, 2514, and AC load 2520. Also shown is a DC bias source consisting of resistors 2503, 2505, 2507, 2509, diodes 2521, and a DC voltage source. 2522 that functions even when the AC power source or load is disconnected from the circuit. The DC bias source establishes and maintains the forward bias voltage of capacitors 2512, 2514. Resistors 2503, 2505, 2507, 2509 and diode 2521 evenly distribute the DC voltage across the capacitors and prevent significant AC currents from bypassing the capacitors. It is worth noting that any single node of this circuit can be actively connected to the system ground. In this illustration, the AC load and AC power source can operate at different DC reference voltages.

Pomiędzy innymi rzeczami, rysunek obwodu pokazuje, że konfiguracja szeregowych przeciwsobnych urządzeń do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych (polaryzowane kondensatory 2512 oraz 2514 na rysunku) mogą posiadać więcej aniżeli jeden węzeł złącza prądu stałego. Pierwszy węzeł złącza prądu stałego, który zawiera urządzenia przemiennoprądowe - oporniki 2507, 2509 na dodatnich złączach kondensatora, jest połączony z obciążeniem prądu przemiennego, a drugi węzeł złącza stałego, który zawiera urządzenia przemiennoprądowe - oporniki 2503, 2505, na ujemnych złączach kondensatora jest podłączony do źródła zasilania prądem przemiennym. Ponadto, obwód ujawnia, że orientacja kondensatora może być arbitralnie określona jako dodatnia do dodatniej, ujemna do ujemnej, lub z oddzielaniem urządzeń przemiennoprądowych, bez pierwszorzędowego wpływu na przenoszenie mocy prądu przemiennego w uziemionych zastosowaniach, oraz że szczegóły związane z prądem stałym mają niewiele wspólnego z przenoszeniem mocy prądu przemiennego.Among other things, the circuit drawing shows that the configuration of anti-series PECS devices (polarized capacitors 2512 and 2514 in the figure) may have more than one DC junction node. The first DC junction node, which includes AC devices - resistors 2507, 2509 on the positive capacitor terminals, is connected to the AC load, and the second DC junction node, which includes AC devices - resistors 2503, 2505, on the capacitor negative terminals is connected to AC power source. In addition, the circuit reveals that the orientation of the capacitor can be arbitrarily specified as positive to positive, negative to negative, or with the separation of AC devices, with no primary effect on AC power transmission in grounded applications, and that DC details have little to do with AC power transmission.

Figura 26 opisuje obwód 2600, składający się z źródła zasilania prądem przemiennym 2602, obciążenia prądu przemiennego 2622 oraz par spolaryzowanych kondensatorów 2604,Figure 26 describes a circuit 2600 consisting of an AC power source 2602, an AC load 2622, and pairs of polarized capacitors 2604.

PL 199 220 B1PL 199 220 B1

2606 oraz 2608, 2610. Związany obwód polaryzacji prądem stałym jest zasilany ze źródła napięcia stałego 2618 a prąd płynie przez diodę szeregową 2621 oraz opornik szeregowy 2619 oraz przez powiązane oporniki rozdzielcze 2605, 2615, 2603, 2607, 2609, 2611, 2613 oraz 2617. Warto zauważyć, że oporniki 2605, 2615 utrzymują jednolite napięcie stałe na dodatnich węzłach prądu stałego kondensatorów 2604, 2606 oraz 2608, 2610. Podobnie ujemne węzły prądu stałego kondensatorów utrzymywane są pod wspólnym napięciem odniesienia poprzez oporniki 2603, 2607, 2609, 2611, 2613, 2617. Dioda 2621 oraz opornik 2619 służą do blokowania prądu przemiennego przed przepływaniem przez źródło napięcia stałego 2618. Punkt A przedstawia punkt połączenia do obwodu wyższego napięcia polaryzacji. Odpowiednio dobrane wartości oporników mogą służyć do zmniejszenia efektów zmian składowych kondensatora na podział napięcia prądu przemiennego. Obwód 2600 ilustruje wykorzystanie pojedynczego źródła niskiego napięcia stałego do polaryzacji dwóch szeregowych przeciwsobnych par kondensatorów spolaryzowanych, które są rozmieszczone w sposób szeregowy. Każdy z kondensatorów jest położony zasadniczo w boczniku prądu stałego ze źródłem napięcia stałego oraz innymi kondensatorami. Jest jasne, że trzy lub więcej par szeregowych przeciwsobnych kondensatorów w konfiguracji szeregowej mogą być podobnie polaryzowane poprzez pojedyncze źródło niskiego napięcia przy pomocy odpowiedniej sieci rozdzielania napięcia polaryzacji.2606 and 2608, 2610. The associated DC bias circuit is fed from DC voltage source 2618 and current flows through series diode 2621 and series resistor 2619 and through associated distribution resistors 2605, 2615, 2603, 2607, 2609, 2611, 2613, and 2617. It is worth noting that the resistors 2605, 2615 maintain a uniform DC voltage across the positive DC nodes of the capacitors 2604, 2606 and 2608, 2610. Likewise, the negative DC nodes of the capacitors are held at a common reference voltage by resistors 2603, 2607, 2609, 2611, 2613, 2617. A diode 2621 and a resistor 2619 serve to block AC current from flowing through the DC voltage source 2618. Point A shows the connection point to the higher bias circuit. Properly selected resistor values can be used to reduce the effects of changes in the capacitor components on the AC voltage division. Circuit 2600 illustrates the use of a single low voltage DC source to bias two anti-series pairs of polarized capacitors that are arranged in series. Each of the capacitors is located substantially in a DC shunt with a DC voltage source and other capacitors. It is clear that three or more pairs of anti-series capacitors in series configuration can be similarly biased through a single low voltage source using an appropriate bias voltage distribution network.

Figura 27 przedstawia obwód 2700 zawierający źródło zasilania prądem przemiennym 2702, transformator izolacyjny 2704 oraz szeregowe przeciwsobne kondensatory spolaryzowane 2706, 2708. Obwód zawiera również źródło polaryzacji prądem stałym składające się z mostka tyrystorowego 2709-2715, cewek 2717, 2719, oporników polaryzujących 2723-2729 oraz kondensatora filtrującego 2721 połączonych z dodatnim biegunem kondensatorów 2706, 2708 przez węzeł X. Podobne połączenie blokujące prąd przemienny ujemnego wyjścia ujemnych biegunów kondensatorów 2706, 2708 nie jest pokazane. Wyprostowana fala wyjściowa jest filtrowana przez cewki 2717, 2719 oraz kondensator polaryzujący 2721 oraz przenoszona do obciążenia prądu stałego 2730. Mała część dostępnej mocy prądu stałego jest wykorzystana dla polaryzacji w kierunku przewodzenia kondensatorów 2706, 2708 gdy odpowiednie urządzenia blokujące prąd przemienny łączą ujemne bieguny kondensatora z ujemnym biegunem źródła napięcia stałego. Ta konfiguracja ilustruje zaporową cechę dla prądu stałego spolaryzowanego kondensatora w zastosowaniu przemiennoprądowym. Pokazuje również sposób wykorzystania utworzonego stałego napięcia w zwykłym zastosowaniu, takim jak ładowarka do baterii lub zasilacz prądu stałego. Kondensatory szeregowe przeciwsobne są wykorzystane do zapewnienia źródła napięcia stałego w zastosowaniach ogólnych. Alternatywnie, do polaryzacji kondensatorów w kierunku przewodzenia może być wykorzystane oddzielne źródło polaryzacji prądem stałym.Figure 27 shows circuit 2700 including AC power source 2702, isolation transformer 2704, and series anti-series polarized capacitors 2706, 2708. The circuit also includes DC bias source consisting of thyristor bridge 2709-2715, coils 2717, 2719, bias resistors 2723-2729. and a filter capacitor 2721 connected to the positive pole of capacitors 2706, 2708 through node X. A similar connection to block the alternating current of the negative output of the negative terminals of capacitors 2706, 2708 is not shown. The rectified output wave is filtered by the inductors 2717, 2719 and the bias capacitor 2721 and transferred to the DC load 2730. A small portion of the available DC power is used to forward bias the capacitors 2706, 2708 when the appropriate AC blocking devices connect the negative poles of the capacitor to negative pole of the DC voltage source. This configuration illustrates a reversing feature for a DC biased capacitor in an AC application. It also shows how to use the created DC voltage in a common application such as a battery charger or DC power supply. The push-pull series capacitors are used to provide a DC voltage source in general applications. Alternatively, a separate DC bias source may be used to bias the capacitors in the forward direction.

Figura 28 ujawnia obwód 2800. Obwód 2800 składa się z trójfazowego transformatora izolacyjnego 2802, 2814 spolaryzowanych kondensatorów 2804, 2806, 2808, źródła napięcia stałego 2810 oraz opornika 2811. Spolaryzowane kondensatory 2804, 2806, 2808 znajdują się w konfiguracji szeregowej przeciwsobnej analogicznie do obwodów jednofazowych z fig. 25, 27. Odpowiednie napięcie polaryzacji w kierunku przewodzenia jest przyłożone do kondensatorów 2804, 2806, 2808 poprzez węzły złącza prądu stałego, które obejmuje cewki indukcyjne 2802, 2814. Źródło polaryzacji prądem stałym składa się z elektrycznie izolowanego źródła zasilania prądem stałym 2810 oraz szeregowego opornika 2811. Źródło polaryzacji prądem stałym znajduje się w bezpośrednim boczniku z kondensatorem 2808 oraz zasadniczo w boczniku prądu stałego z kondensatorami 2804, 2806. Cewka indukcyjna (uzwojenia transformatora) pierwotnej strony 2802 przykłada dodatnie stałe napięcie odniesienia polaryzacji do dodatnich końcówek kondensatorów 2804, 2806. Podobnie uzwojenie transformatora 2814A (nie pierwotna strona) łączy ujemne bieguny kondensatora z ujemnymi biegunami źródła polaryzacji prądem stałym. Dodatkowe źródło polaryzacji napięciem stałym może być wykorzystane dla zwiększenia solidności projektu. Ten rysunek przedstawia rozmieszczenie układu bocznika napięcia stałego wykorzystującego pojedynczy spolaryzowany kondensator w każdej zasilanej gałęzi wielofazowego układu prądu przemiennego. Jak zostało przedstawione, ten układ jest kompatybilny z pojedynczym punktem uziemienia, lecz nie jest on wymagany do działania. Podobne układ obwodu mógłby być zastosowany w połączeniu silnik - generator. Ten obwód ponadto przedstawia wielofazową konfigurację szeregową przeciwsobną prądu przemiennego oraz sposób ciągłej polaryzacji w kierunku przewodzenia.Figure 28 discloses circuit 2800. Circuit 2800 is comprised of a three-phase isolation transformer 2802, 2814 polarized capacitors 2804, 2806, 2808, a DC voltage source 2810, and a resistor 2811. Polarized capacitors 2804, 2806, 2808 are in an anti-series configuration analogous to single-phase circuits. as shown in Figs. 25, 27. A suitable forward bias voltage is applied to capacitors 2804, 2806, 2808 through DC junction nodes that include inductors 2802, 2814. The DC bias source comprises an electrically isolated DC power source 2810 and a series resistor 2811. The DC bias source is provided in the direct shunt with capacitor 2808 and generally in the DC shunt with capacitors 2804, 2806. The primary side inductor (transformer windings) 2802 applies a positive DC bias reference voltage to the positive terminals of the capacitors 2804, 2806. Similarly, transformer winding 2814A (non-primary side) connects the negative poles of the capacitor to the negative poles of the DC bias source. An additional DC bias source can be used to increase the robustness of the design. This drawing shows the layout of a DC shunt circuit using a single polarized capacitor in each energized branch of a multi-phase AC system. As shown, this arrangement is compatible with a single ground point, but is not required for operation. A similar circuit layout could be used in a motor-generator connection. The circuit further illustrates a polyphase anti-series AC configuration and a forward bias method.

Figura 29 przedstawia obwód 2900, który jednofazową siecią 240:120 VAC zazwyczaj wykorzystywaną w budynkach mieszkalnych w USA. Obwód 2900 składa się ze źródła zasilaniaFigure 29 shows circuit 2900, which is a single-phase 240: 120 VAC network typically used in US residential buildings. Circuit 2900 consists of a power source

PL 199 220 B1 prądem przemiennym 2902, transformatora źródła zasilania prądem przemiennym 2904, kondensatorów spolaryzowanych 2906, 2908, 2910, źródła zasilania prądem stałym 2913, opornik zaporowy prądu przemiennego 2911 oraz obciążeń prądu przemiennego 2912, 2914, 2916, 2918. Układ szeregowych przeciwsobnych kondensatorów w obwodzie 2900 składa się z pojedynczego spolaryzowanego kondensatora w każdej gałęzi. Źródło polaryzacji prądem stałym składające się ze źródła napięcia stałego 2913 oraz opornika zaporowego prądu przemiennego 2911 jest w boczniku ze spolaryzowanym kondensatorem 2910 oraz zasadniczo w boczniku ze spolaryzowanymi kondensatorami 2906, 2908 przy wykorzystaniu uzwojeń transformatora oraz obciążeń prądu przemiennego. Warto zauważyć, że obciążenia prądu przemiennego 2912, 2914 są zasilane poprzez 120 VAC, obciążenie prądu przemiennego 2916 przez trzy przewody 120:240 VAC a obciążenie prądu przemiennego 2918 jest zasilane przez dwa przewody 240 VAC. Ten obwód ilustruje alternatywną konfigurację szeregowych przeciwsobnych kondensatorów, przedstawioną na fig. 16. Warto zauważyć, że wtórne uzwojenie źródłowego transformatora lub neutralny węzeł połączone do dodatniego bieguna kondensatora 2908 oraz obciążeń prądu przemiennego 2912, 2914, 2916 mogą być uziemione. Warto zauważyć, że w tej konfiguracji, oba uzwojenia nie mogą być jednocześnie uziemione. Pętla uziemienia będzie zwierać stałe napięcie polaryzacji. Warto zauważyć, że elementy obwodu prądu przemiennego oddzielają spolaryzowane kondensatory w tej szeregowej przeciwsobnej konfiguracji urządzeń do przechowywania polaryzowanych ładunków elektrycznych i w stanie ustalonym zachowują się jak elementy zwierające prąd stały. To stanowi inny przykład węzła złącza zasilania prądem stałym zawierającego elementy obwodu zasilania prądem przemiennym wewnątrz połączenia kondensatorów prądu stałego.AC power source 2902, AC source transformer 2904, bias capacitors 2906, 2908, 2910, DC power sources 2913, AC blocking resistor 2911, and AC loads 2912, 2914, 2916, 2918. Arrangement of anti-series capacitors in circuit, 2900 consists of a single polarized capacitor in each branch. A DC bias source consisting of a DC voltage source 2913 and an AC blocking resistor 2911 is in a shunt with a polarized capacitor 2910 and generally in a shunt with polarized capacitors 2906, 2908 using transformer windings and AC loads. Note that the AC loads 2912, 2914 are powered by 120 VAC, the AC load 2916 is powered by three 120: 240 VAC wires, and the AC load 2918 is powered by two 240 VAC wires. This circuit illustrates the alternative configuration of anti-series capacitors shown in Figure 16. Note that the source transformer secondary winding or neutral node connected to the positive pole of capacitor 2908 and the AC loads 2912, 2914, 2916 may be grounded. Note that in this configuration, both windings cannot be grounded simultaneously. The ground loop will short-circuit the DC bias voltage. It is noteworthy that the AC circuit elements separate the polarized capacitors in this anti-series configuration of the polarized electric charge storage devices and, in the steady state, behave as DC shorting elements. This is another example of a DC power connector node having AC power circuit elements within the DC capacitor connection.

Figura 30 przedstawia obwód 3000, stanowiący jednofazowy obwód zasilania prądem przemiennym wykorzystujący pojedynczą diodę dla ustanowienia oraz utrzymywania stałego napięcia polaryzacji przyłożonego do pary szeregowych przeciwsobnych kondensatorów. Obwód 3000 składa się z źródła zasilania prądem przemiennym 3001, transformatora źródła 3003, pary szeregowych kondensatorów przeciwsobnych 3013, 3015, obciążenia prądu przemiennego 3020 oraz obwodu polaryzacji prądem stałym zawierającego kondensator spolaryzowany 3005, prostownik 3007 oraz oporniki 3009, 3011. Prostownik 3007 oraz oporniki 3009, 3011 będą ładować kondensatory 3005, 3013, 3015 oraz zasadniczo blokować prąd przemienny w stanie ustalonym. Szczegóły połączenia pomiędzy opornikiem 3011 oraz obciążeniem prądu przemiennego 3020 zostały pominięte ze względu na uproszczenie. Źródło zasilania prądem stałym jest odpowiednie do pracy ciągłej ale nie zapewnia pełnego prostowania fali. Małe wymagania dotyczące mocy prądu stałego w stanie ustalonym kondensatorów spolaryzowanych sprawiają, że jest to bardzo użyteczny oraz ekonomiczny projekt. Pierwotne uzwojenie transformatora źródła zasilania prądem przemiennym 3003 oraz źródło zasilania prądem przemiennym 3001 nie będą oczywiście „widzieć prądu stałego ze strony wtórnej transformatora. Odbite składowe harmoniczne z powodu prostowania połowy okresu będą powodować małe trudności dla źródła zasilania prądem przemiennym z powodu malutkiego obciążenia mocą prądu stałego w stanie ustalonym względem obciążenia prądu przemiennego. Figura 30 przedstawia proste wdrożenie obwodu odpowiedniego do pracy ciągłej.Figure 30 shows circuit 3000, a single-phase AC power circuit that uses a single diode to establish and maintain a constant bias voltage applied to a pair of anti-series capacitors. Circuit 3000 consists of an AC power source 3001, a source transformer 3003, a pair of series push-pull capacitors 3013, 3015, an AC load 3020, and a DC bias circuit containing polarized capacitor 3005, rectifier 3007, and resistors 3009, 3011. Rectifier 3007 and resistors 3009 , 3011 will charge capacitors 3005, 3013, 3015 and substantially block AC steady state. Details of the connection between resistor 3011 and AC load 3020 are omitted for the sake of simplification. The DC power source is suitable for continuous operation but does not provide full wave rectification. The low steady-state power requirement of the polarized capacitors makes it a very useful and economical design. The primary transformer winding of AC power source 3003 and AC power source 3001 will of course not "see DC from the secondary side of the transformer. The reflected harmonics due to the half-period rectification will cause little difficulty for the AC power source due to the tiny steady state DC power load relative to the AC load. Figure 30 shows a simple circuit implementation suitable for continuous operation.

Podstawową rzeczą rozważaną podczas projektowania jest wybór technologii oraz konfiguracji urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego. Ograniczenia związane z zakresem napięcia stałego muszą być rozważane szczegółowo. Na przykład, przemysłowe baterie elektrochemiczne niklowo-kadmowe (NiCad) posiadają napięcie nominalne o wartości od około 1,2 V na ogniwo. Te ogniwa muszą pracować z jednakowym napięciem ładowania oraz ostatecznym napięciem rozładowania o wartościach równych odpowiednio 1,7 oraz 1,0 V na ogniwo. Projektowany zakres napięcia wynosi zazwyczaj 1,05 - 1,5 V na ogniwo. Wybrana liczba ogniw baterii będzie wtedy zgodna z elementami i/lub napięciem prądu przemiennego układu i/lub rezonansowym napięciem prądu przemiennego. Składowa zmienna prądu tętniącego dostarczana przez ogniwa baterii będzie wykorzystana do określenia liczby i/lub ciągów równoległych ogniw baterii wymaganych dla zastosowań przemiennoprądowych. Regulowane urządzenie ładujące baterie będzie wtedy wybrane w celu odpowiedniego utrzymywania baterii elektrochemicznej w stanie naładowania. Każde urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego lub połączenie takich urządzeń będzie wymagać analogicznych kroków projektowania układu prądu stałego, które są znane specjalistom w dziedzinie. Więcej szczegółowych opisów kroków projektowania dla aluminiowych kondensatorów elektrolitycznych jest przedstawionych w niniejszym opisie.The main consideration in the design process is the choice of technology and configuration of polarized electric charge storage devices. The limitations related to the DC voltage range must be carefully considered. For example, industrial nickel cadmium (NiCad) electrochemical batteries have a nominal voltage of about 1.2 volts per cell. These cells must operate with the same charging voltage and final discharge voltage of 1.7 and 1.0 V respectively per cell. The design voltage range is typically 1.05 - 1.5 V per cell. The selected number of battery cells will then be compatible with the components and / or the AC voltage of the system and / or the resonant AC voltage. The variable ripple current provided by the battery cells will be used to determine the number and / or parallel strings of battery cells required for AC applications. An adjustable battery charger will then be selected in order to adequately keep the electrochemical battery charged. Each polarized electric charge storage device or combination of such devices will require analogous DC circuit design steps that are known to those skilled in the art. More detailed descriptions of the design steps for aluminum electrolytic capacitors are provided in this specification.

PL 199 220 B1PL 199 220 B1

Wierność przenoszenia kształtu fali jest ważna i jest wzmocniona znacząco wskutek pozostawania w warunkach niskich sygnałów prądu przemiennego. Niniejszy wynalazek jest skonfigurowany tak aby pozostawał w takim zakresie warunków pracy w dowolnym stopniu.Waveform fidelity is important and is enhanced significantly by remaining under low AC signals. The present invention is configured to remain within this range of operating conditions to any degree.

Typowy parametr ograniczający projekt, według niniejszego wynalazku, zastosowań obwodu jest dopuszczalna składowa zmienna prądu tętniącego. Należy rozważać zarówno prąd obciążenia stanu ustalonego oraz stanu nieustalonego. Dla wielu celów, składowa zmienna prądu tętniącego może być rozważana jako dopuszczalny prąd przesuniecie w przedstawianym wynalazku. Nominalne parametry kondensatora o jakości do zastosowań komputerowych, jest oparta na 120 Hz. Charakterystyka częstotliwościowa, składowa zmienna prądu tętniącego, współczynnik zestopniowania, dla typowego kondensatora o jakości do zastosowań komputerowych działającego przy częstotliwości 60 Hz wynosi 0,8. Niniejszy wynalazek zapewnia duży zapas reaktancji pojemnościowej. Stąd, jest możliwe zmniejszenie prądu przemiennego przepływającego przez dany kondensator do dowolnej wartości. To jest dokonane poprzez proste i wygodne zwiększanie liczby zespołów kondensatorów biegunowych w połączeniu równoległym. Kondensatory bocznikowe będą dalej obniżać impedancję prądu przemiennego i mogą być wykorzystane jako mechanizm regulacji napięcia obciążenia, gdy jest ono regulowane w czasie.A typical design limiting parameter of the present invention for circuit applications is the allowed ripple current component. Both steady state and transient load currents should be considered. For many purposes, the variable component of the ripple current may be considered as the permissible bias current in the present invention. Computer grade capacitor nominal performance is based on 120 Hz. The frequency response, ripple current component, and gradation factor for a typical computer grade capacitor operating at 60 Hz is 0.8. The present invention provides a large reserve of capacitance. Hence, it is possible to reduce the alternating current flowing through a given capacitor to any value. This is accomplished by simply and conveniently increasing the number of polar capacitor banks in parallel. Shunt capacitors will further reduce the AC impedance and can be used as a load voltage regulation mechanism when it is regulated over time.

Parametr projektowania obwodu, który powinien być rozważany jest obciążalność prądowa dla prądu przemiennego. Wymagania zastosowań w stanie nieustalonym wymagania powinny być rozważane jako kluczowe zagadnienia jeżeli chodzi o pomyślne zastosowanie niniejszego wynalazku. Początkowe prądy rozruchowe transformatora oraz prądy uruchamiania silnika są głównym parametrem podczas wyboru wielkości spolaryzowanych kondensatorów polarnych według niniejszego wynalazku. Drugą i powiązaną kwestią do rozważenia jest szeregowa impedancja zespołu kondensatorów. Generowanie ciepła wskutek stratami I2R jest kluczową sprawą dla trwałości kondensatora. Nadmierne generowanie ciepła wywiera niszczący wpływ na kondensatory spolaryzowane i/lub inne urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego. Zazwyczaj nie jest potrzebne uwzględnianie reaktancji pojemnościowej urządzenia jako parametru jego wielkości.A circuit design parameter that should be considered is the AC current carrying capacity. Transient application requirements requirements should be considered as key issues for the successful application of the present invention. The transformer inrush currents and the motor starting currents are the main parameters when selecting the size of polarized polar capacitors according to the present invention. The second and related point to consider is the series impedance of the capacitor bank. The generation of heat due to I 2 R losses is a key issue for the durability of the capacitor. Excessive heat generation has a devastating effect on polarized capacitors and / or other polarized electric charge storage devices. Typically, it is not necessary to consider the capacitance of the device as a parameter of its size.

Wiele zastosowań stanowią układy trójfazowe lub jednofazowe układy trójprzewodowe. Stąd pojawić się mogą niejasności co doboru odpowiednich kroków projektowania. Zastosowanie pojedynczego kondensatora w każdej gałęzi może być relatywnie jasne, lecz dla pary lub konfiguracji szeregowych przeciwsobnych kondensatorów w każdej gałęzi będą występować różnice napięć pomiędzy różnymi urządzeniami oraz wewnątrz urządzenia. Na przykład, w schemacie 120:208 VAC, z powodu szeregowego połączenia dwóch gałęzi, uszkodzenie połączenia gałąź do gałęzi między urządzeniami będzie widziane jako 104[VAC] Z drugiej strony, uszkodzenie wewnątrz urządzenia będzie widziane jako 208[VAC]. Uszkodzenie przy połączeniu gałęzi dla linii neutralnej będzie widziane jako 120[VAC] w niniejszym wynalazku. Specyfika zastosowania, regulacje związane z kwestiami bezpieczeństwa instalacji elektrycznych oraz przeciwpożarowego będą określać czy należy zastosować najbardziej niekorzystne parametry projektowe. W przypadku układu rezonansowego, wymagania dotyczące napięcia dla wewnętrznego uszkodzenia urządzenia będą wynosić w przybliżeniu 312[VACRMs], co odpowiada wartości 442 V od zera do napięcia szczytowego. To będzie wymagać minimalnego stałego napięcia polaryzacji o wartości 221[VDC] oraz znamionowego napięcia kondensatora ponad 442[VDC], pomijając błąd składnika kondensatorowego oraz zmiany napięcia przemiennego układu.Many applications are three-phase systems or single-phase three-wire systems. Hence, there may be uncertainties regarding the selection of appropriate design steps. The use of a single capacitor in each branch may be relatively straightforward, but for a pair or configuration of anti-series capacitors in each branch, there will be voltage differences between devices and within the device. For example, in a scheme of 120: 208 VAC, due to serial connection of two branches, failure of branch to branch connection between devices will be seen as 104 [VAC]. On the other hand, failure inside the device would be seen as 208 [VAC]. Linkage failure for the neutral line will be viewed as 120 [VAC] in the present invention. The specificity of the application, regulations related to the safety of electrical and fire installations will determine whether the most unfavorable design parameters should be used. In the case of a resonant system, the voltage requirements for internal device failure will be approximately 312 [VACRMs], corresponding to 442 V from zero to peak voltage. This will require a minimum DC bias voltage of 221 [VDC] and a rated capacitor voltage of more than 442 [VDC], disregarding the capacitor component error and the AC voltage variation of the system.

Warto zauważyć, że zabezpieczenie obwodu przed zakłóceniami oraz zabezpieczenie przed napięciem udarowym są ważnymi parametrami konstrukcyjnymi dla wszystkich zastosowań. Rozważania podstawowe obejmują również dozwolone wartości symetrycznego oraz asymetrycznego prądu uszkodzenia sieci. W celu umożliwienia usuwania zakłóceń bez niepotrzebnych uszkodzeń niniejszego wynalazku powinno być zapewnione odpowiednie wyposażenie. Bezpieczniki, automatyczne wyłączniki, przełączniki, przerywacze ziemnozwarciowe, urządzenia ograniczające natężenie prądu oraz urządzenia półprzewodnikowe są rozważane do tego zadania. Specyfikacje zastosowań będą określać odpowiednią kombinację elementów zabezpieczających. MOV oraz inne ochronniki przepięciowe mogą być umieszczone w boczniku z linią neutralną oraz linią uziemienia dla zmniejszenia przepięć oraz krótkich impulsów napięcia. Podobnie, mogą one być umieszczone w boczniku z niniejszym wynalazkiem. To w podobny sposób zmniejszy uszkodzenia elementów urządzeń pracujących w warunkach wysokiego napięcia.It is worth noting that circuit noise protection and surge voltage protection are important design parameters for all applications. Basic considerations also include allowed values of symmetrical and asymmetric fault current of the network. Appropriate equipment should be provided in order to be able to remove interferences without unnecessarily damaging the present invention. Fuses, circuit breakers, switches, earth-fault breakers, current-limiting devices, and semiconductor devices are considered for this task. The application specifications will dictate the appropriate combination of security features. MOV and other surge arresters can be placed in a shunt with a neutral line and a ground line to reduce overvoltage and short voltage spikes. Likewise, they may be placed in the shunt with the present invention. This will likewise reduce damage to components of equipment operating under high voltage conditions.

Można stosować technikę analizy parametrów obwodów czwórnikowych oraz jest dopuszczalne większość czwórnikowych między-połączeń. Narzędzia te mogą być zastosowane w niniejszym wyna28The technique of analyzing the parameters of four-way circuits can be used, and most of the four-way interconnections are acceptable. These tools can be used in this inventory28

PL 199 220 B1 lazku, podobnie jak w innych przemiennoprądowych zastosowaniach kondensatorów, gdy końcówki prądu przemiennego według niniejszego wynalazku traktowane są jako „czarna skrzynka”. Warto zauważyć, że przy użyciu tego rodzaju technik, stosuje się zazwyczaj zestaw przybliżeń inżynierskich. Obejmują one, w ramach przybliżeń inżynierskich, przybliżenie pierwszego rzędu, model prosty oraz podobne.As in other AC capacitor applications, the AC terminals of the present invention are regarded as a "black box". It is worth noting that when using these kinds of techniques, a set of engineering approximations is usually used. These include, under engineering approximations, first-order approximation, a simple model, and the like.

Początkowe prądy rozruchowe, prądy uruchamiania oraz prądy zakłóceniowe wykazują wyjątkowo niskie, współczynniki mocy przy obciążeniu indukcyjny, rzędu pięćdziesięciu procent (0,5, opóźnianie). W niektórych przypadkach wartość tych prądów może być ograniczona poprzez obecność reaktancji pojemnościowej w połączeniu szeregowym. Maksymalny prąd jest ważnym założeniem konstrukcyjnym w analizie obwodu oraz wyborze przewodnika. Czas uruchamiania silnika, blokada wirnika, początkowe prądy rozruchowe, prądy pełnego obciążenia oraz prądy zakłóceniowe powinny być rozpatrywane w podobny sposób przy analizie sieci oraz doborze wielkości szeregowo połączonych kondensatorów. Niniejszy wynalazek jest odpowiedni do analizy zakłóceń przy wykorzystaniu metody sekwencyjną oraz innych, standardowych obliczeń zakłóceń.Inrush currents, inrush currents and fault currents show extremely low, inductive load power factors of the order of fifty percent (0.5, lagging). In some cases, the value of these currents may be limited by the presence of capacitive reactance in the series connection. Maximum current is an important design consideration in circuit analysis and conductor selection. Motor starting time, rotor lockout, inrush currents, full load currents and fault currents should be considered in a similar way when analyzing the network and sizing capacitors in series. The present invention is suitable for interference analysis using the sequential method and other standard interference calculations.

Niniejszy wynalazek jest odpowiedni do wykorzystania w boczniku z obciążeniami i/lub źródłami prądu przemiennego. Obwód prądu przemiennego wykazywał będzie zjawisko prądu rezonansowego podobne do zjawiska opisanego szczegółowo w odniesieniu do napięcia w zastosowaniach szeregowych. Względem zbocznikowanych kondensatorów w zastosowaniach przemiennoprądowych stosowane jest ograniczenie prądowe lub czasowe przez urządzenia kontrolne. Wysoka reaktancja pojemnościowa zapewniona poprzez niniejszy wynalazek zapewni ulepszenie do dostępnych na świecie zastosowań konfiguracji bocznikowych tak jak w zastosowaniach szeregowych. W rozważaniach przy projektowaniu urządzenia do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych w konfiguracji bocznikowej bierze się pod uwagę prąd przemienny o wartości natężenia do 150% natężenia zapewnionego ze źródła prądu przemiennego. Niska impedancja prądu przemiennego według niniejszego wynalazku może tworzyć wirtualne zwarcie, jeżeli zignoruje się sposoby ograniczania prądu. Obciążenie ograniczające prąd, takie jak na przykład opornik może być umieszczone w połączeniu szeregowym z szeregową przeciwsobną konfiguracją urządzeń do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych w zastosowaniach bocznikujących prądu przemiennego. Jeżeli opornik dobrze wykonuje swoją pracę, to energia nie jest tracona.The present invention is suitable for use in a shunt with loads and / or AC sources. An AC circuit will exhibit a resonant current phenomenon similar to that described in detail for voltage in series applications. Current or time limitation by control devices is applied to bypassed capacitors in AC applications. The high capacitance provided by the present invention will provide an improvement to the worldwide applications of shunt configurations as well as series applications. AC current of up to 150% of that provided by an AC source is considered in designing a PECS device in a shunt configuration. The low AC impedance of the present invention may create a virtual short circuit if current limiting methods are ignored. A current limiting load, such as, for example, a resistor, may be placed in series with a series push-pull configuration of PECS devices in AC shunt applications. If the resistor does its job well, no energy is wasted.

Rezonans jako zjawisko jest dobrze zdefiniowany oraz rozumiany przez osoby biegłe w dziedzinie. Dwie najbardziej podstawowe postacie tego zjawiska to rezonans szeregowy oraz równoległy. Rezonans obwodu jest czasami celem jego konstrukcji. W innych przypadkach, rezonans nie jest planowany oraz ma działanie niszczące. Obwody ze zjawiskiem rezonansu będą o wiele większe prądy i/lub napięcia w stosunku do wartości obserwowanych w działaniu nie-rezonansowym. Gdy oczekiwane są warunki rezonansowe, zwykle zwiększa się obciążalność prądu obwodu oraz/lub wartości znamionowe napięcia o więcej niż 50%. Projekt układu rezonansowego powinien zawierać dodatkowe elementy rozpraszające ciepło ze względu na warunki wysokiego napięcia i/lub prądu. Kąt strat (delta) oraz mierzone wytworzone ciepło stają się ważnymi kryteriami projektu w takich przypadkach. W niektórych zastosowaniach, obwód może być dostrojony do rezonansu jedynie podczas pracy przy niskich napięciach w układzie. To pozwala na to by wzrost napięcia związany z rezonansem szeregowym wyprowadził z równowagi stan układu pracującego przy niskim napięciu. Analogiczny projekt może być wykorzystany do utrzymania natężenia prądu w projektach układów z bocznikowaniem lub hybrydowych układów rezonansowych.Resonance as a phenomenon is well defined and understood by those skilled in the art. The two most basic forms of this phenomenon are series resonance and parallel resonance. Circuit resonance is sometimes the goal of circuit design. In other cases, the resonance is not planned and is destructive. Circuits with resonance phenomena will have much greater currents and / or voltages than those observed in non-resonant operation. Typically, when resonant conditions are expected, circuit current carrying capacity and / or voltage ratings are increased by more than 50%. The design of the resonant circuit should include additional heat dissipating elements due to high voltage and / or current conditions. The loss angle (delta) and the measured heat output become important design criteria in such cases. In some applications, the circuit may only be tuned to resonance when operating at low system voltages. This allows the voltage increase associated with series resonance to bring the low voltage system out of equilibrium. An analogous design can be used to maintain the current in shunt or hybrid resonant designs.

Udary napięciowe oraz impulsów napięciowe w sieci w stanie nieustalonym mogą być także rozważane w ramach niniejszego wynalazku. Takie wzrosty napięcia z powodu piorunów, przełączeń oraz podobnych wydarzeń mają duży wpływ na całe wyposażenie. Cewki indukcyjne, MOV, diody lawinowe oraz inne ochronniki przepięciowe mogą mieć pewne zastosowanie w zabezpieczaniu obwodów według niniejszego wynalazku oraz innych podłączonych urządzeń przed uszkodzeniem. Niniejszy wynalazek zapewnia pewne zabezpieczenie przyłączonych obciążeń w stanie nieustalonym za pomocą pojemnościowego przeciwstawienia nagłej zmianie napięcia. Jeżeli stała czasu transmisji jest dłuższa aniżeli ta od MOV do uziemienia, obciążenie może być oszczędzone. Także standardowe ograniczenia konstrukcyjne odnoszące się do ograniczania natężenia prądu oraz zabezpieczania obwodu, powinny być wykorzystane. Przykładowo w przypadku sinusoidalnego kształtu fali, wartość napięcia mierzona od zera do wartości szczytowej jest większa aniżeli wartość skuteczna razy współczynnik pierwiastek z dwóch. Stąd, dla źródła 120[VAC],Transient network voltage surges and spikes in the network may also be considered within the scope of the present invention. Such spikes in voltage due to lightning, switching and similar events have a big impact on all equipment. Inductors, MOVs, avalanche diodes, and other surge arresters may have some use in protecting circuits of the present invention and other connected devices from damage. The present invention provides some protection of connected loads in a transient state by means of capacitive resistance to sudden voltage change. If the transmission time constant is longer than that from MOV to ground, the load can be saved. Also standard design limits for current limiting and circuit protection should be used. For example, in the case of a sinusoidal waveform, the voltage value measured from zero to the peak value is greater than the rms value times the root of two factor. Hence, for a source of 120 [VAC],

PL 199 220 B1 aktualna wartość napięcia mierzona od zera do wartości szczytowej wynosi 169,71V. W przypadku trójfazowego wariantu obwodu (120:208)[VAC] oraz rysunku stanowi skuteczne napięcie między liniami i różni się od napięcia między linią i linią neutralną neutralnego o współczynnik równy pierwiastkowi z trzech. Zastępcze napięcie między liniami mierzone od zera do szczytowej wartości napięcia jest stąd równe 293,94[VAC].The actual voltage, measured from zero to peak, is 169.71V. In the case of the three-phase circuit variant (120: 208) [VAC] and the drawing, it represents the effective line-to-line voltage and differs from the line-to-neutral voltage by a factor equal to the root of three. The equivalent voltage across the lines measured from zero to peak voltage is therefore 293.94 [VAC].

Najbardziej użyteczne obciążenia elektryczne dla prądu przemiennego posiadają współczynnik mocy przy obciążeniu indukcyjnym. Niniejszy wynalazek może oddać do użytku publicznego, urządzenia o stabilnym współczynniku mocy przy obciążeniu pojemnościowym. Po połączeniu w układ szeregowy z obciążeniami o opornościowym lub indukcyjnym współczynniku mocy, można uzyskać ulepszony, jednostkowy lub pojemnościowy współczynnik mocy, widziany jest przez źródło zasilania prądem przemiennym. Obwód pojemnościowy i/lub elementy indukcyjne mogą być włączane oraz wyłączane z sieci jeżeli jest to niezbędne. Zespoły szeregowych przeciwsobnych kondensatorów mogą być oddzielnie kontrolowane, a gdy są włączane oraz wyłączane z obwodu zmieniają się ogólne parametry obwodu. Wyniki netto stanowi zwiększona efektywność, kontrola oraz stabilność przenoszenia mocy. Dodatkowo, wierność transmisji sygnału oraz przechowywanie energii mogą być zwiększone, jeżeli będzie to potrzebne. Są to wartościowe dodatki do ogólnego zastosowania.The most useful AC electrical loads have the power factor at an inductive load. The present invention is capable of putting into public service devices with a stable power factor under a capacitive load. When connected in series with loads with resistive or inductive power factor, an improved unit or capacitive power factor can be obtained, as seen by the AC power source. The capacitive circuit and / or inductive elements can be switched on and off if necessary. The series of push-pull series capacitors can be separately inspected, and as they are turned on and off the circuit, the overall parameters of the circuit change. The net results are increased efficiency, control and stability of power transmission. Additionally, signal transmission fidelity and energy storage can be increased as needed. These are valuable additions to general use.

Początkowe prądy rozruchowe stanowią znaczący problem w regulowaniu napięcia sieci elektrycznych. Kondensatory szeregowe posiadają zdolność ulepszania współczynnika mocy początkowych prądów rozruchowych. Ulepszony chwilowy współczynnik mocy redukuje chwilowe wymagania wartości prądu przy podłączonym źródle prądu lub sprzęcie elektrycznym. Obserwowano, że impedancja prądu przemiennego kondensatora spolaryzowanego rośnie, ze wzrostem przewodzonego prądu, co jest kolejną cechą ograniczającą prąd według niniejszego wynalazku. Zmniejszone wymagania chwilowego natężenia prądu, zmniejszają chwilowe przenoszenie mocy oraz straty rozdzielcze. Zmniejszone straty przenoszenia oraz rozdzielcze, zmniejszają wymagania dla źródła prądu lub podłączonych urządzeń. Stąd widoczne jest, że zmniejszone wymagania w trakcie rozruchu oraz uruchamiania zwię kszają sieciową chwilową rezerwę pojemnoś ci mocy oraz stabilność. Inne sposoby ograniczania prądu są zawarte i/lub wspomniane oraz zastrzeżone w mniejszym dokumencie.The inrush currents present a significant problem in regulating the voltage of electrical networks. Series capacitors have the ability to improve the inrush currents power factor. The improved instantaneous power factor reduces the instantaneous current requirement with a connected power source or electrical equipment. It has been observed that the AC impedance of a polarized capacitor increases as the conducted current increases, which is another current limiting feature according to the present invention. Reduced instantaneous current requirements reduce instantaneous power transmission and distribution losses. Reduced transfer and distribution losses reduce the requirements for the power source or connected devices. Hence it is evident that the reduced requirements during start-up and start-up increase the network instantaneous power reserve and stability. Other current limiting methods are included and / or mentioned and claimed in this document.

Regulacja napięcia w stanie ustalonym jest podobnym zastosowaniem niniejszego wynalazku. Szeregowe połączenia zespołów kondensatorów mogą być podzielone. Gdy obciążenie prądu przemiennego wzrasta, dodatkowe kondensatory mogą być włączone do obwodu poprzez statyczny przełącznik, elektromechaniczny stycznik lub inne mechanizmy. Za pomocą tego sposobu szeregowa oporność zespołu kondensatorów jest zmniejszana. Podobnie, w zastosowaniu rezonansowym, dodanie lub odejmowanie reaktancji pojemnościowej może wywrzeć wpływ na napięcie prądu przemiennego sieci. Stąd, regulowanie napięcia przemiennego może być jednym z zastosowań niniejszego wynalazku. W niektórych przypadkach, dwa układy zasilania prądem przemiennym, posiadają odmienne warunki polaryzacji prądem stałym. Jeżeli posiadają wspólną wielkość sygnału oraz mają zablokowane fazy, przedstawiany wynalazek może być wykorzystany dla połączenia ich razem. Niniejszy wynalazek może zapewnić alternatywny sposób izolującego łączenia prądu przemiennego. Spodziewane jest, że wiele zastosowań skorzysta z tej cechy.Steady state voltage regulation is a similar application of the present invention. The series connections of the capacitor banks can be divided. As the AC load increases, additional capacitors may be connected to the circuit via a static switch, electromechanical contactor, or other mechanisms. With this method, the series resistance of the capacitor bank is reduced. Likewise, in a resonant application, the addition or subtraction of the capacitive reactance may have an effect on the AC mains voltage. Hence, AC voltage regulation may be one application of the present invention. In some cases, the two AC power supplies have different DC bias conditions. If they have a common signal magnitude and are phase locked, the present invention can be used to combine them together. The present invention may provide an alternative method of isolating AC isolation. It is expected that many applications will benefit from this feature.

Niniejsze urządzenie może być wykorzystane do pracy ciągłej, jednofazowego, silnika indukcyjnego jednofazowego z fazą pomocniczą i/lub pojemnościowego silnika indukcyjnego. Gdy jest potrzebny taki tryb pracy, mogą być wykorzystane w sposób ciągły obie szczotki. Taka manipulacja wektorem prądu będzie definiować kierunek obrotu silnika jednofazowego. Będzie służyć ponadto do eliminacji wibracji 120 Hz (tętnienie sieciowe), która jest obecna w silnikach jednofazowych. To zastosowanie powinno pozwolić na eliminację obwodu rozłączającego. Alternatywnie, konstrukcja silnika indukcyjnego jednofazowego z fazą pomocniczą może być odwrócona, poprzez usunięcie odchylonych szczotek od pracy po rozruchu. Sprytne zastosowanie precyzyjnie regulowanych prądów wektorowych może być wykorzystane do ekonomicznego ulepszenia tworzenia prądu trójfazowego ze źródła jednofazowego.This device can be used for a continuous operation, single-phase, single-phase induction motor with an auxiliary phase and / or a capacitive induction motor. When this mode of operation is required, both brushes can be used continuously. Such current vector manipulation will define the direction of rotation of a single-phase motor. It will also be used to eliminate the 120 Hz vibration (mains ripple) that is present in single-phase motors. This application should allow for the elimination of the disconnecting circuit. Alternatively, the design of a single phase induction motor with an auxiliary phase can be reversed by removing the deflected brushes from operation after start-up. The clever use of precisely regulated vector currents can be used to economically improve the generation of three-phase current from a single-phase source.

Praktyczna realizacja niniejszego wynalazku może wymagać opornika upływowego lub podobnego, będącego w połączeniu równoległym ze spolaryzowanymi kondensatorami. To zapewni zwiększone bezpieczeństwo obsługi podczas działań konserwacyjnych. Oporniki upływowe mogą być urządzeniami pracującymi cały czas, lub alternatywnie mogą być włączane do obwodu, gdy jednostka zasilająca jest odłączona lub zdemontowana. Wiele elektrycznych specyfikacji wprost wymaga oporni30An embodiment of the present invention may require an earth leakage resistor or the like in parallel with the polarized capacitors. This will ensure increased operator safety during maintenance operations. Earth leakage resistors may be devices that run continuously, or alternatively may be plugged into the circuit when the power unit is disconnected or removed. Many electrical specifications call for resistance30

PL 199 220 B1 ków upływowych. Choć gdy po dodaniu oporników upływowych następuje niewielki spadek reaktywności, efektywności oraz stabilności, nie stanowią one znaczących problemów dla osiągów niniejszego wynalazku. Takie oporniki służą dodatkowemu zmniejszaniu zmian napięcia stałego oraz przemiennego przyłożonych do kondensatorów a wynikających z tolerancji elementów kondensatorowych i/lub błędów elementów. Można zauważyć, że reaktancja pojemnościowa, impedancja, prądy upływowe oraz podobne wielkości zmieniają się z temperaturą, wiekiem oraz innymi warunkami obsługi. Takie czynniki stają się bardzo ważne gdy zastosuje się wiele zespołów szeregowych i/lub szeregowych przeciwsobnych.Of leakage points. Although there is a slight decrease in reactivity, efficiency and stability after the addition of the leakage resistors, they do not present significant problems to the performance of the present invention. Such resistors serve to further reduce the variation in DC and AC voltage applied to the capacitors due to capacitor component tolerances and / or component errors. It can be seen that the capacitance, impedance, leakage currents, and the like vary with temperature, age, and other handling conditions. Such factors become very important when multiple series and / or push-pull series units are used.

Tam gdzie spotykane są warunki rezonansu szeregowego, będzie pożądane zwiększenie wartości napięcia znamionowego oraz wartości stałego napięcia polaryzacji. Warunki rezonansu w sieci zasilania prądem przemiennym w stanie nieustalonym mogą wymagać kontrolowanego (regulowanego) źródła stałego prądu polaryzacji, w zastosowaniach które w innych przypadkach obsługiwane są przez niekontrolowane źródła prądu. W niniejszym opisie dyskutowany i zastrzegany jest opcjonalny, niekontrolowany schemat płynnej polaryzacji prądem stałym, który jednakże zapewnia właściwy potencjał dla wielu trybów pracy. Szeregowy opór obciążenia oraz wewnętrzny opór kondensatora będzie zwykle tłumić częściowo zjawiska rezonansu. Specyfikacje kondensatora w sieci prądu przemiennego nie wymagają zazwyczaj tak wysokich napięć znamionowych. To może stać się rozpowszechnionym wymogiem projektowym w przypadku nadchodzącego, szerokiego stosowania spolaryzowanych kondensatorów w sieciach prądu przemiennego.Where series resonance conditions are encountered, it will be desirable to increase the nominal voltage value and the DC bias voltage value. Transient AC network resonance conditions may require a controlled (regulated) DC bias source in applications that are otherwise operated by uncontrolled current sources. In the present specification, an optional uncontrolled DC smooth polarization scheme is discussed and claimed, which, however, provides the correct potential for many modes of operation. The series load resistance and the internal resistance of the capacitor will usually suppress some resonance phenomena. AC mains capacitor specifications do not normally require such high rated voltages. This could become a widespread design requirement for the forthcoming widespread use of polarized capacitors in AC networks.

Co więcej, generatory indukcyjne posiadają zasadnicze problemy przy zasilaniu silników indukcyjnych. Istnieje znaczący brak magnetyzującego VAR. Niniejszy wynalazek zapewnia nadmiar reaktancji pojemnościowej oraz znacznie polepszają takie zastosowania. Takie generatory indukcyjne są znacznie tańsze aniżeli generatory synchroniczne, więc oczekiwane są znaczne korzyści ekonomiczne.Moreover, induction generators have fundamental problems when powering induction motors. There is a significant lack of a magnetizing VAR. The present invention provides an excess of capacitance and greatly improves such applications. Such induction generators are much cheaper than synchronous generators, so significant economic benefits are expected.

Mogą być rozważane zarówno zastosowania, rezonansowe i nie-rezonansowe (dla dowolnej częstotliwości poniżej częstotliwości rezonansu własnego urządzenia do przechowywania polaryzowanego ładunku) oraz dla tych zastosowań mogą być przeprowadzane obliczenia oraz/lub pomiary. Podobnie, dla celów obliczeniowych i/lub pomiarowych mogą być wybrane inne arbitralne rodzaje próbkowania. W poniższym przykładzie, rozważane jest zastosowanie wykorzystujące kondensator elektrolityczny o jakości do zastosowań komputerowych, z dużą obudową aluminiową w warunkach nie-rezonansowych przy fali sinusoidalnej o częstotliwości 60 Hz. W tym przykładzie, przeprowadzone są proste obliczenia pierwszego rzędu.Both resonant and non-resonant applications (for any frequency below the intrinsic resonance frequency of the polarized charge storage device) can be considered, and calculations and / or measurements can be performed for these applications. Likewise, other arbitrary sampling types may be selected for computational and / or measurement purposes. In the example below, an application using a computer-grade electrolytic capacitor with a large aluminum housing under non-resonant conditions at a 60 Hz sine wave is considered. In this example, simple first order calculations are performed.

Proszę rozważyć proste zastosowanie rozkładu obciążenia, gdzie maksymalny prąd w stanie ustalonym wynosi 10 A, a maksymalny stan nieustalony wynosi 90 A. Założono, że trwanie stanu nieustalonego, że jest termicznie znaczące. Napięcie w układzie wynosi 120VACRMs ± 10%. Temperatura otoczenia ustalona jest na 45°C. Spolaryzowana w kierunku przewodzenia, para szeregowych przeciwsobnych kondensatorów biegunowych według niniejszego wynalazku jest umieszczona w szeregowym połączeniu z pojedynczym źródłem prądu oraz obciążeniem (szeregowe przeciwsobne pary będą umieszczone w zasilanej gałęzi). Założono, że wartość reaktancji pojemnościowej wyniesie +/-20% wartości nominalnej. Zastosowano współczynnik projektowania o wartości 10%. Proste, obliczenia pierwszego stopnia będą uwzględniać warunki przepływu powietrza bez radiatorów lub innych zastosowań związanych z rozszerzeniem charakterystyki cieplnej kondensatorów. Korekcje temperatury oraz częstotliwości i tolerancje wykonania kondensatorów są ignorowane w tym przykładzie. Podobnie, margines napięcia dla zmniejszonego zniekształcenia sygnału oraz przedłużenie trwałości są pomijane.Please consider a simple application of the load distribution, where the maximum steady state current is 10 A and the maximum transient is 90 A. The duration of the transient is assumed to be thermally significant. The system voltage is 120VACRMs ± 10%. The ambient temperature is fixed at 45 ° C. Forward-biased, a pair of anti-series pole capacitors of the present invention are placed in series connection with a single current source and load (the series anti-series pairs will be located in the energized branch). It was assumed that the value of the capacitive reactance would be +/- 20% of the nominal value. A design factor of 10% was used. Simple, first stage calculations will take into account airflow conditions without heat sinks or other applications related to extending the thermal characteristics of the capacitors. Temperature and frequency corrections and capacitor manufacturing tolerances are ignored in this example. Likewise, the voltage margin for reduced signal distortion and the life extension are ignored.

Niech:Let:

Vrms = wartość skuteczna napięcia przemiennegoVrms = RMS voltage of the alternating voltage

Vpp = wartość amplitudy całkowitej napięcia przemiennego, od wartości szczytowej do wartości szczytowejVpp = AC voltage total amplitude value from peak to peak value

Vpo = wartość amplitudy napięcia przemiennego od zera do wartości szczytowejVpo = AC voltage amplitude value from zero to peak value

Vhalf = napięcie prądu przemiennego na pojedynczym kondensatorze z pary szeregowych kondensatorów przeciwsobnychVhalf = AC voltage across a single capacitor from a pair of push-pull series capacitors

Vsurge = maksymalna wartość stałego napięcia udarowego kondensatoraVsurge = maximum DC surge voltage of the capacitor

WVDC = znamionowa wartość napięcia stałego kondensatoraWVDC = Rated DC voltage value of the capacitor

Vbias = napięcie prądu stałego polaryzacji kondensatoraVbias = DC voltage of capacitor bias

Dfac = współczynnik projektowania 10%Dfac = 10% design factor

Cfac = zmiana reaktancji pojemnościowej 20%Cfac = 20% capacity change

PL 199 220 B1PL 199 220 B1

Warto zauważyć, że:It is worth noting that:

Vpp = 2Vpo = 2Vhalf = 2Vrms (pierwiastek z dwóch).Vpp = 2Vpo = 2Vhalf = 2Vrms (root of two).

Warto zauważyć, że chwilowa superpozycja napięcia Vbias i Vhalf musi pozostać poniżej wartości WVDC. Warto również zauważyć, że wartość Vbias musi się równać lub przekraczać wartość Vhalf dla utrzymywania ciągłego dodatniego stałego napięcia polaryzacji na kondensatorze spolaryzowanym. Można ponadto zaobserwować, że wartość napięcia przemiennego w stanie ustalonym jest największa gdy napięcie prądu stałego polaryzacji wynosi połowę wartości WVDC. Wartość napięcia udarowego prądu przemiennego jest największa gdy napięcie prądu stałego polaryzacji wynosi połowę wartości maksymalnego zakresu stałego napięcia udarowego kondensatora. Stąd widzimy, że (Vbias+Vhalf) muszą być równe lub większe niż wartość napięcia przemiennego w układzie. Podział napięcia przemiennego jest wywołany poprzez zmianę w bieżącej reaktancji pojemnościowej kondensatorów. Dlatego, z tolerancją 20% dla zmian reaktancji pojemnościowej oraz dla 10% zmiany wartości napięcia układu, otrzymujemy:It is worth noting that the instantaneous superposition of Vbias and Vhalf must remain below the WVDC value. It is also worth noting that the Vbias value must equal or exceed the Vhalf value to maintain a continuous positive constant bias voltage across the polarized capacitor. It can also be observed that the steady state AC voltage is greatest when the DC bias voltage is half the WVDC value. The AC surge voltage value is greatest when the DC bias voltage is half the value of the maximum DC surge voltage range of the capacitor. Hence we see that (Vbias + Vhalf) must be equal to or greater than the value of the alternating voltage in the system. The AC voltage split is caused by a change in the current capacitance of the capacitors. Therefore, with a tolerance of 20% for changes in capacitive reactance and for a 10% change in system voltage, we get:

(Vpp) x Dfac x Cfac = (169,71 x 2) x 1,10 x 1,20 = 448,03 V(Vpp) x Dfac x Cfac = (169.71 x 2) x 1.10 x 1.20 = 448.03 V

Na jeden kondensator (Vpo) x Dfac x Cfac = (169,71) x 1,10 x 1,20 = 224,02 VPer capacitor (Vpo) x Dfac x Cfac = (169.71) x 1.10 x 1.20 = 224.02 V

Napięcie prądu przemiennego będzie podzielone między dwie szeregowe przeciwsobne gałęzie według niniejszego bieżącego wynalazku. Stąd, na podstawie tych informacji można dokonać wyboru urządzenia pierwszego rzędu.The AC voltage will be divided between the two series anti-parallel branches according to the present invention. Hence, based on this information, a first-order device can be selected.

Przykładowym takim kondensatorem jest urządzenie oznaczone jako DCMC123T450FG2D. Nominalna wartość reaktancji pojemnościowej tego kondensatora wynosi 12000 gF, wartość ESR wynosi 13,3 mΩ a maksymalna składowa zmienna prądu tętniącego wynosi 24,0 A. Wartości napięć WVDC oraz Vsurge wynoszą odpowiednio 450V oraz 500V napięcia stałego. Dla tego przypadku wybrana wartość Vbias będzie wynosić WVDC/2 lub 225V napięcia stałego. Będzie to odpowiadać nominalnemu napięciu superpozycji wynoszącemu:An example of such a capacitor is the device labeled DCMC123T450FG2D. The nominal value of the capacitive reactance of this capacitor is 12000 gF, the ESR value is 13.3 mΩ and the maximum variable ripple current component is 24.0 A. The WVDC and Vsurge voltages are 450V and 500V DC, respectively. For this case, the Vbias value selected will be WVDC / 2 or 225V DC. This will correspond to a nominal superposition voltage of:

Vhalf+WVDC/2 = 449,02 VVhalf + WVDC / 2 = 449.02V

Wybór ośmiu kondensatorów (4 na każdą stronę) dostarczy prąd nominalny o wartości 96 A.A selection of eight capacitors (4 on each side) will provide a nominal current of 96 A.

Całkowita nominalna reaktancja pojemnościowa urządzenia wynosi 12000 x 4/2=24000 gF. Nominalna wartość ESR wynosi 6,65 mQ wartość impedancji kondensatoru jest rzędu 12 mΩ, a wartość impedancji obciążenia wynosi odpowiednio 1,33 Ω oraz 12,0 Ω dla stanu nieustalonego oraz ustalonego. Spadek napięcia przemiennego w stanie ustalonym na zespole kondensatorów jest rzędu 0,12V a spadek na każdej gałęzi pojemnościowej 1,1V w bardziej trudnych warunkach stanu nieustalonego. W tym przykładzie, widzimy że z wyjątkiem warunków rezonansu oraz uszkodzeń, wartość nominalna napięcia kondensatora jest znacznie wyższa aniżeli jest to wymagane. Zaletami zastosowania niższej wartości nominalnej napięcia kondensatora są rozmiar, waga, reaktancja pojemnościowa oraz koszty. Wady stanowią zniszczenia urządzenia w warunkach rezonansu oraz uszkodzenia. Jak zawsze, względy ekonomiczne oraz względy bezpieczeństwa będą zazwyczaj decydować o wyniku rozważań. Dla bardziej solidnego rozwiązania urządzenie to może być skonstruowane przy wykorzystaniu szybkich bezpieczników elektrycznych, ochronników przepięciowych, oporników upływowych oraz kondensatorów wygładzających.The total nominal capacitance of the device is 12,000 x 4/2 = 24,000 gF. The nominal ESR value is 6.65 mQ, the capacitor impedance value is in the order of 12 mΩ, and the load impedance value is 1.33 Ω and 12.0 Ω respectively for the transient and steady state. The steady state AC voltage drop across the capacitor bank is in the order of 0.12V and the drop across each capacitive branch is 1.1V under more severe transient conditions. In this example, we can see that, with the exception of resonance and fault conditions, the nominal voltage of the capacitor is much higher than required. The advantages of using a lower voltage nominal capacitor are size, weight, capacitance and cost. Defects include destruction of the device under resonance conditions and damage. As always, economic and safety considerations will usually dictate the outcome of any consideration. For a more robust solution, this device can be constructed using fast electric fuses, surge arresters, leakage resistors and smoothing capacitors.

Technicy powinni dochować dużego stopnia ostrożności przy obsłudze obwodów skonstruowanych według standardów opisanych w dokumencie. Najbardziej rozpowszechniony przemysłowy standard - „zamknąć, oznakować” nie jest wystarczający dla zachowania bezpieczeństwa. Duże elektryczne kondensatory, które mogą być wykorzystane w niniejszym wynalazku, mogą pozostać elektrycznie naładowane przez wiele dni, chyba, że zastosowane są odpowiednie oporniki upływowe, lub podobne elementy. Obecność wysokiego napięcia, w jasny sposób stanowi niebezpieczeństwo dla życia. Wyjątkowy stopień uwagi jest w tym miejscu polecany każdemu, kto obsługuje naładowane urządzenie ładowania według niniejszego wynalazku. Osoby nieposiadające doświadczenia w omawianym zakresie powinny unikać kontaktu z obwodami oraz elementami obwodu. Na przykład, galwanometr magnetoelektryczny umieszczony w boczniku z kondensatorami spolaryzowanymi, może zewrzeć stałe napięcie polaryzacji jak również źródło zasilania prądem przemiennym. To zakłóci proces całkowicie oraz może przepalić amperomierz. Może także spowodować wsteczną polaryzację kondensatora, z ubocznym zwarciem oraz przebiciem izolacji. Osoby nie posiadające doświadczenia w zakresie projektowania danego obwodu powinni zachować bardzo dużą ostrożność przy dodawaniu elementów obwodu. Cewka lub mały opornikTechnicians should exercise extreme caution when handling circuits that are constructed to the standards described in this document. The most widespread industry standard - "lock, label" is not enough for security. Large electrical capacitors that can be used in the present invention can remain electrically charged for days, unless suitable earth leakage resistors or the like are used. The presence of high voltage is clearly life-threatening. A special degree of attention here is recommended to anyone who operates a charged charging device according to the present invention. Persons inexperienced in this field should avoid contact with the circuits and circuit components. For example, a magnetoelectric galvanometer placed in a shunt with polarized capacitors can short a DC bias voltage as well as an AC power source. This will disrupt the process completely and may burn out the ammeter. It can also cause reverse polarity of the capacitor, with spillover short circuit and insulation breakdown. People who are new to circuit design should exercise extreme caution when adding circuit elements. Coil or small resistor

PL 199 220 B1 umieszczony w boczniku z kondensatorem spolaryzowanym powtórzą efekty błędu związanego z opisanym powyż ej zastosowaniem miernika. Z tego powodu, normalnym trybem powinno być zastosowanie zespołu spolaryzowanego kondensatora jako jednostki.A PL 199 220 B1 shunt with a polarized capacitor will repeat the error effects associated with the meter application described above. For this reason, the normal mode should be to use the polarized capacitor assembly as the unit.

Zjawisko rezonansu własnego urządzenia do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych może być bocznikowane do uziemienia za pomocą odpowiedniego filtru zakłóceń na częstotliwościach radiowych lub stłumione jeżeli się wydarzy.PECS device self-resonance phenomena can be bypassed to ground with an appropriate RF noise filter, or suppressed if it occurs.

Charakterystyka częstotliwościowa urządzenia do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych opisanych w tym opisie zapewnia użyteczny dodatek do pewnych urządzeń o zmiennych czę stotliwoś ciach. Zmniejszenie skutecznej reaktancji pojemnoś ciowej obwodu poprzez zwiększenie częstotliwości częściowo przesuwa spadek impedancji wraz ze wzrostem częstotliwości. Na przykład, skuteczność transferu mocy wewnątrz silnika o zmiennej prędkości może być zwiększona, podczas gdy zapewniane jest ograniczenie prą du o małej częstotliwości. Stąd, silnik może działa ć z ulepszonym współczynnikiem mocy przy rozszerzonym zakresie częstotliwości.The frequency response of the PECS described in this specification provides a useful addition to some variable frequency devices. Reducing the effective capacitive reactance of a circuit by increasing the frequency partially shifts the decrease in impedance with increasing frequency. For example, the efficiency of power transfer within a variable speed motor can be enhanced while low frequency current limitation is provided. Hence, the motor can operate at an improved power factor over an extended frequency range.

Prostowniki pełnookresowe mogą być skonstruowane poprzez łączenie pojedynczego urządzenia do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych do każdej końcówki źródła zasilania prądem przemiennym w konfiguracji szeregowej przeciwsobnej. Środkowy węzeł jest wtedy rozdzielony. Mostek prostujący oraz sekcja wyjściowa napięcia stałego jest wtedy podłączony do wolnych końcówek urządzeń do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych, gdzie były podłączone węzły złącza napięcia stałego. Wyjście napięcia stałego jest wtedy gotowe do użycia w zastosowaniach nieuziemionych. Część podzielonego napięcia na wyjściu napięcia stałego jest zwracana do urządzenia do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych do celów polaryzacji. Taka konstrukcja eliminuje potrzebę zastosowania transformatora izolacyjnego zasilającego urządzenie do ładowania akumulatorów lub zasilacz prądu stałego. Dodatkowo współczynnik mocy prostownika będzie skorygowany względem współczynnika mocy przy obciążeniu indukcyjnym urządzenia zasilanego poprzez transformator izolacyjny. Ten obwód może być skonstruowany jako przeznaczony do zastosowań jednofazowych lub wielofazowych. Inne podobne, projekty układów do konwersji energii są przedstawione w tym dokumencie.Full wave rectifiers may be constructed by connecting a single PECS device to each terminal of an AC power source in a push-pull configuration. The middle knot is then split. The rectifier bridge and the DC voltage output section are then connected to the free terminals of the PECS devices where the DC junction nodes were connected. The DC output is then ready for use in unearthed applications. Part of the split voltage at the DC voltage output is returned to the PECS device for polarization purposes. This design eliminates the need for an isolation transformer to power a battery charger or DC power supply. Additionally, the power factor of the rectifier will be corrected for the power factor at the inductive load of the equipment supplied through the isolation transformer. This circuit can be designed for single-phase or multi-phase applications. Other similar energy conversion circuit designs are shown in this document.

Istnieją zastosowania wykorzystujące charakterystyki końcówek składników dyskretnych. Obecny jest dzielnik napięcia oraz odpowiednio zaprojektowane filtry mogą zostać wykorzystane. Filtry górno-przepustowe, dolno-przepustowe oraz środkowo-przepustowe, związanych z centralnym węzłem, powinny być obsługiwane z wyjątkową ostrożnością oraz przy zapewnieniu ochrony. Brane jest pod uwagę, specjaliści w dziedzinie znają zagadnienia projektowe włączając w to nasycanie magnetyczne, rezonans, wykres Bode'go, wykres Nyquista oraz podobne zagadnienia.There are applications that take advantage of the end characteristics of discrete components. A voltage divider is present and properly designed filters can be used. High pass, low pass, and band pass filters associated with a central hub should be handled with extreme care and protection. It takes into account that those skilled in the art are familiar with design issues including magnetic saturation, resonance, Bode plot, Nyquist plot, and similar topics.

Zgodnie z tymi rozważaniami, istnieje wiele realizacji obwodu odpowiednich do ustanowienia oraz utrzymania odpowiednich warunków stałego napięcia polaryzacji kondensatora. Prąd stały może pochodzić z dowolnego odpowiedniego obwodu, w tym zarówno ze źródeł regulowanych oraz nieregulowanych. Uważać należy również na unikanie pętli uziemienia oraz polaryzowania prądem stałym źródła zasilania prądem przemiennym; zazwyczaj poprzez wykorzystanie elektrycznej izolacji poprzez transformator oraz nie uziemione uzwojenia wtórne (ładowanie konserwacyjnie zasilacza napięcia stałego). Dodatkowo dla zwiększenia niezawodności, w układzie mogą być wykorzystane baterie. Zasilanie z baterii zapewnia dodatkowe zasilanie przez okres na jaki zostały zaprojektowane. Mała bateria elektrochemiczna zapewni wystarczające aktywne stałe źródło polaryzacji prądem stałym przez wiele dni, w oparciu o wolne rozładowanie ładunku z kondensatorów spolaryzowanych. Wybór technologii wykonania baterii jest zależny od specyfiki zastosowania. Współczynniki zawierające cenę, temperaturę otoczenia, warunki sejsmiczne, niezawodność źródła zasilania prądem przemiennym, wentylację, oczekiwaną trwałość oraz podobne dyktują wybór baterii. Maksymalne napięcie ładowania baterii oraz ostateczne napięcie rozładowania lub projekt układu zasilania prądem stałym powinny utrzymywać kondensator spolaryzowany poza zakresem ograniczania sygnału prądu przemiennego.In line with these considerations, there are many circuit implementations suitable for establishing and maintaining appropriate DC bias capacitor voltage conditions. The direct current can come from any suitable circuit, including both regulated and unregulated sources. Care should also be taken to avoid ground loops and the DC bias of the AC power source; typically by using electrical insulation through a transformer and ungrounded secondary windings (maintenance charging of the DC power supply). Additionally, batteries can be used in the system to increase reliability. Battery power provides additional power for the period for which they are designed. A small electrochemical battery will provide a sufficient active DC bias source for many days, based on slow charge discharge from the polarized capacitors. The choice of battery technology depends on the specificity of the application. Factors including price, ambient temperature, seismic conditions, AC source reliability, ventilation, expected life, and the like dictate the choice of battery. The maximum battery charging voltage and the final discharge voltage or DC power system design should keep the polarized capacitor out of the limiting range of the AC signal.

Najwyższe poziomy stałego napięcia polaryzacji są wymagane w warunkach rezonansu, uszkodzenia, uruchomiania silnika, rozruchu transformatora, działań przełączających, występowania impulsów napięciowych układu oraz w podobnych sytuacjach. Niższe napięcie polaryzacji może być wykorzystane w innych warunkach działania dla zwiększenia trwałości kondensatora. Ta regulacja napięcia może być automatyczna z odpowiednim układem sprzężenia zwrotnego. Jeżeli jest to wymagane ze względu na kwestie bezpieczeństwa i kwestie związane z poszczególnymi zastosowaniami,The highest levels of DC bias voltage are required under conditions of resonance, fault, motor start-up, transformer start-up, switching operations, system voltage pulses, and similar situations. Lower bias voltage can be used in other operating conditions to increase the life of the capacitor. This voltage regulation may be automatic with a suitable feedback circuit. If required for safety reasons and individual application considerations,

PL 199 220 B1 mogą być włączone dodatkowe elementy obwodu takie jak oporniki upływowe, oporniki obciążeniowe, filtracja harmoniczna, napięciowe ochronniki przepięciowe, nie spolaryzowane kondensatory wygładzające, zabezpieczenie przed nadmiernym prądem, zabezpieczenie przed uszkodzeniem uziemienia, mechanizmy przełączania, diagnostyczne oraz podobne. Inne zastosowania mogą zawierać styczniki, wstępnie ładowanie prądem stałym, mechanizmy miękkiego uruchamiania oraz podobne. Zmiany oraz dostosowania tego rodzaju nie stanowią znaczącego odejścia od sposobów przedstawionych w tym opisie.Additional circuit elements such as earth leakage resistors, terminating resistors, harmonic filtering, voltage surge arresters, non-polarized smoothing capacitors, overcurrent protection, ground fault protection, switching, diagnostic and similar mechanisms may be included. Other applications may include contactors, DC precharging, soft start mechanisms, and the like. Changes and adjustments of this kind do not constitute a significant departure from the methods described in this specification.

Istnieje wiele sposobów wdrażania niniejszego wynalazku. Dwoma najszerszymi obszarami są źródła polaryzacji oraz styk prądu przemiennego oraz stałego. Szerokość zakresu tych dziedzin jest uwzględniona oraz zawarta w tym dokumencie. Oczekuje się, że przy wytwarzaniu oraz wdrażaniu niniejszego wynalazku, zastosowane będą różne schematy ekonomiczne. Na przykład, na zawartych w tym opisie rysunkach przedstawione są diody dyskretne. Na rynku istnieją różne rodzaje kombinacji diod. Dwoma takimi podstawowymi połączeniami są mostek prostujący oraz zwykła katodowa, dioda podwójna. Urządzenia takie jak te zmniejszają wpływ składowej dyskretnej a przez to zmniejszają koszty wytwarzania. Wielobiegunowe kondensatory są jeszcze jednym sposobem zmniejszania liczby etapów składania zespołów. Mostek Wheatstone'a jest podobną kombinacją opornikową. Istotnie, ekonomika projektowania mikroobwodów zmniejsza się poprzez zastosowania elementów dyskretnych. Takie urządzenia oszczędzające pracę są wprost zawarte w niniejszym opisie. Ponadto, różne strategie chłodzenia kondensatora oraz układów zabezpieczenia przed porażeniem będą zastosowane w rozwiązaniach według niniejszego wynalazku. Takie regulacje termiczne oraz sposoby i projekty izolacji elektrycznej są wprost zawarte w niniejszym opisie.There are many ways to implement the present invention. The two widest areas are the polarity sources and the AC and DC contact. The breadth of the scope of these domains is taken into account and contained in this document. It is expected that various economic schemes will be used in making and implementing the present invention. For example, in the drawings in this description, discrete diodes are shown. There are different types of diode combinations on the market. Two of these basic connections are a rectifier bridge and a common cathode, double diode. Devices such as these reduce the influence of the discrete component and thus reduce manufacturing costs. Multipole capacitors are another way to reduce the number of assembly steps. The Wheatstone bridge is a similar resistor combination. Indeed, the economics of microcircuit design is reduced through the use of discrete components. Such labor saving devices are expressly included in this specification. Moreover, various strategies for cooling the condenser and electric shock protection systems will be employed in the practice of the present invention. Such thermal regulations and electrical insulation methods and designs are expressly included in this specification.

Ponadto, w niektórych zastosowaniach wykorzystane są bezpośrednie interfejsy w najbardziej ekonomiczny sposób, podczas gdy inne zastosowania wykorzystują istniejące topologie zewnętrznych obwodów. Wszystkie poziomy pojemności urządzeń, mierzone jako odpowiedzi amperowe, woltowe i/lub częstotliwościowe są zawarte w przedstawianym wynalazku. Podobnie, wszystkie odpowiednie urządzenia do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych są zawarte w niniejszym opisie. Ten wynalazek może być zawarty w innych konkretnych postaciach bez odchodzenia od ducha rozwiązania oraz istotnych jego cech charakterystycznych. Warto zauważyć, że w każdym z powyższych rozwiązań, rozmiary składników mogą być skalowane w górę lub dół. Naszkicowane są reprezentacyjne projekty obwodu oraz sposoby ich wykonania. Najbardziej ekonomiczny wariant realizacji będzie się różnić w zależności od zmiennych występujących w zastosowaniu, włączając w to, bez ograniczania, napięcie układu, wymagania prądu w stanie ustalonym, wymaganiach prądu w stanie nieustalonym, prawdopodobieństwo rezonansu, charakterystyki wybranego modelu kondensatora, wybór źródła polaryzacji, otoczenia, wymagania co do nadmiarowości, zagadnienia związane z zakłóceniami zewnętrznymi, zagadnienia związane z zakłóceniami wewnętrznymi oraz podobne.Moreover, some applications use direct interfaces in the most economical way, while other applications use existing external circuit topologies. All device capacitance levels, measured as ampere, volt and / or frequency responses, are included in the present invention. Likewise, all suitable polarized electric charge storage devices are included herein. The invention may be embodied in other specific embodiments without departing from the spirit of the solution and its essential characteristics. Note that in any of the above solutions, component sizes can be scaled up or down. Representative circuit designs and methods of making them are sketched. The most economical embodiment will vary depending on the variables present in the application, including, without limitation, system voltage, steady state current requirements, transient current requirements, resonance probability, characteristics of the selected capacitor model, bias source selection, environment , redundancy requirements, external noise issues, internal noise issues and the like.

Dodatkowe cele, zalety oraz nowe cechy wynalazku są przytoczone tutaj, lub będą jasne dla osób posiadających doświadczenie w danej dziedzinie, po przestudiowaniu tego ujawnienia lub mogą być przyswojone poprzez wykonanie tego wynalazku. Cele oraz zalety wynalazku mogą być zrealizowane oraz osiągnięte za pomocą przyrządów oraz połączeń szczególnie wskazanych, zawartych tutaj i/lub znanych specjalistom w dziedzinie. Warianty niniejszego wynalazku opisane w tym opisie stanowią ilustrację wynalazku bez intencji ograniczenia jego zakresu. Różne zmiany, modyfikacje, przemiany oraz dodatki mogą być wykonane w danych wariantach poprzez specjalistów w dziedzinie, bez wykraczania poza określony tutaj zakres niniejszego wynalazku. Wszystkie zmiany, zawarte w ramach znaczenia oraz zakresu równoważności zastrzeżeń oraz innych ujawnień w niniejszym opisie są zawarte w zakresie wynalazku. Wiele zastosowań kondensatorów w sieciach prądu przemiennego w warunkach pracy ciągłej oraz/lub w warunkach stanu przejściowego jest znanych specjalistom w dziedzinie, włączając w to, bez ograniczania rezonans, komutację, ferorezonans, zabezpieczenia przed impulsami napięciowymi, kompensację, przechowywanie energii, kontrolę zakłóceń, regulację napięcia, ograniczenia prądu, kontrolę transmisji sygnału oraz podobne. Ponadto zastrzeżenia oraz ujawnienia mają pokrywać wszystkie takie zastosowania, ich zmiany oraz modyfikacje które mają ten sam duch, zakres oraz znaczenie wynalazku.Additional objects, advantages, and novel features of the invention are either set forth herein, or will be clear to those skilled in the art upon study of this disclosure, or may be learned by practicing this invention. The objects and advantages of the invention may be realized and achieved with the devices and combinations specifically indicated herein and / or known to those skilled in the art. The embodiments of the present invention described in this specification are illustrative of the invention and are not intended to limit its scope. Various changes, modifications, transformations and additions may be made in the given variants by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention as defined herein. All variations made within the meaning and scope of equivalence of the claims and other disclosures herein are within the scope of the invention. Many applications of capacitors in AC networks under continuous and / or transient conditions are known to those skilled in the art, including, without limitation, resonance, commutation, ferresonance, voltage pulse protection, compensation, energy storage, disturbance control, regulation. voltage, current limit, signal transmission control and the like. In addition, the claims and disclosures are intended to cover all such uses, variations, and modifications thereof, which share the same spirit, scope and meaning of the invention.

PL 199 220 B1PL 199 220 B1

Załącznik A: słownik terminówAppendix A: Glossary of Terms

Określenie „szeregowy przeciwsobny odnosi się do dwóch lub więcej urządzeń do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych połączonych przy anodach i/lub katodach. Tak więc, szeregowe przeciwsobne urządzenia do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych posiadają węzły złącza napięcia stałego przy anodach, katodach albo przy anodach jak i katodach. Określenie to powinno być rozumiane w jego szerszym sensie oraz nie powinno, na przykład, wykluczać powielonej konfiguracji dużej liczby składników takich jak urządzenia do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych z wieloma anodami (lub katodami) połączonymi przeważnie razem w węźle złącza prądu stałego w konstrukcjach dzielników prądu. Na przykład, pięć urządzeń do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych w konfiguracji gwiazdy z anodami połączonymi ze sobą, będą wzajemnie w konfiguracji szeregowej przeciwsobnej. Można zauważyć, że urządzenia do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych w różnych odgałęzieniach wielofazowego układu prądu przemiennego mogą także być wzajemnie w konfiguracji szeregowej przeciwsobnej. Podobnie, podczas identyfikowania urządzenia do przechowywania spolaryzowanych ładunków, które jest w konfiguracji szeregowej przeciwsobnej, dowolne urządzenie może faktycznie zawierać wiele urządzeń skonfigurowanych w boczniku, np. zwiększających obciążalność prądową. Dodatkowo, kilka szeregowych urządzeń do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych może być połączone razem w sposób szeregowy przeciwsobny w celu zwiększenia efektywnej wartości znamionowej napięcia przemiennego. Podobnie, kilka par szeregowych przeciwsobnych urządzeń do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych może być połączone razem w szeregowy sposób dla zwiększenia skutecznego napięcia znamionowego. Ostatecznie, zauważono, że składniki układu prądu przemiennego (takie jak źródła zasilania prądem przemiennym lub obciążenia) mogą być w rzeczywistości połączone pomiędzy urządzeniami szeregowymi przeciwsobnymi w węźle złącza napi ę cia sta łego.The term "push-pull series" refers to two or more polarized electric charge storage devices connected at the anodes and / or cathodes. Thus, anti-series PECS devices have DC junction nodes at the anodes, cathodes, or at the anodes and cathodes. The term should be understood in its broader sense and should not, for example, exclude the duplicate configuration of a large number of components such as polarized electric charge storage devices with multiple anodes (or cathodes) typically connected together in a DC junction node in current divider designs. For example, five polarized electric charge storage devices in a star configuration with the anodes connected to each other will be in a push-series configuration with each other. It can be seen that the devices for storing polarized electric charges in different branches of a multiphase AC system may also be in an anti-series configuration with each other. Likewise, when identifying a polarized charge storage device that is in an anti-series configuration, any device may actually include multiple devices configured in the shunt, e.g. In addition, several series PECS devices may be connected together in an anti-series fashion to increase the effective AC voltage rating. Likewise, several pairs of anti-series PECS devices may be connected together in series to increase the effective voltage rating. Finally, it has been found that AC system components (such as AC power sources or loads) can in fact be connected between the push-pull series devices in the DC junction node.

Określenia „prąd przemienny” albo „źródło zasilania prądem przemiennym” są wykorzystywane w ich szerokim sensie. Określenia prąd przemienny oraz źródło zasilania prądem przemiennym powinny obejmować, bez ograniczania,: prąd przemienny o stałej częstotliwości, zmiennej częstotliwości, stałej amplitudzie, zmiennej amplitudzie, modulowanej częstotliwości, modulowanej amplitudzie i/lub modulowanej szerokości impulsu. Linę sygnały i/lub techniki komunikacyjne zawierające wstęgę boczną oraz superpozycję zarówno jak i inne sygnały liniowe, nieliniowe, analogowe lub cyfrowe oraz podobne są również zawarte w zakresie tego określenia. Źródła zasilania prądem przemiennym mogą zawierać składowe harmoniczne. Uważa się, że określenia prąd przemienny oraz źródło zasilania prądem przemiennym dotyczą sygnałów o zmiennym czasie. Te sygnały mogą zawierać dane i/lub energię. Hybrydowe źródła zasilania prądem przemiennym różniące się w wielu sposobach i/lub trybach są podobnie zawarte w zakresie tych określeń. Odniesienia do pojedynczych źródeł zasilania prądem przemiennym nie stanowią wyeliminowania wielu źródeł zasilania prądem przemiennym.The terms "alternating current" or "AC power source" are used in their broad sense. The terms alternating current and AC power source should include, but are not limited to: alternating current of constant frequency, variable frequency, constant amplitude, variable amplitude, frequency modulated, amplitude modulated and / or pulse width modulated. Rope signals and / or communication techniques including sideband and superposition as well as other linear, non-linear, analog or digital signals and the like are also included within the scope of this term. AC power sources may contain harmonics. The terms AC and AC power source are considered to refer to variable time signals. These signals may contain data and / or energy. Hybrid AC power supplies differing in many ways and / or modes are similarly included within the scope of these terms. References to single AC power sources do not eliminate multiple AC power sources.

Określenie „urządzenie blokujące prąd przemienny” obejmuje dowolne urządzenie, sposób, konstrukcję lub technikę która zapewnia relatywnie dużą impedancję prądu przemiennego w porównaniu z przyłączonymi szeregowymi przeciwsobnymi urządzeniami do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych oraz która w tym samym czasie może być skonfigurowana w celu zapewnienia ścieżki prądu stałego dla polaryzacji tych urządzeń do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych. Na przykład, urządzenia blokujące prąd przemienny mogą obejmować, bez ograniczania, oporniki, cewki indukcyjne, prostowniki, przełączniki elektryczne oraz podobne elementy.The term "AC blocking device" includes any device, method, structure or technique that provides a relatively high AC impedance as compared to the connected anti-series PECS devices and which at the same time can be configured to provide a DC path. for the polarization of these polarized electric charge storage devices. For example, AC blocking devices can include, without limitation, resistors, inductors, rectifiers, electrical switches, and the like.

Określenie „stan ciągły i ustalony” jakie wykorzystano w tym opisie, nie ma na celu wskazywania nieodpowiedniości dla zastosowań w stanie nieustalonym takich jak uruchamianie oraz podobne.The term "continuous and steady state" as used in this specification is not intended to indicate inappropriateness for transient applications such as actuation and the like.

Określenia „prąd stały”, „elektryczność stała” oraz „natężenie prądu stałego” mogą odnosić się do dowolnej technologii, konstrukcji, stanu fizycznego urządzenia, tworzenia, powodowania, uczestniczenia, wspierania, lub faworyzowania jednokierunkowego lub przeważająco jednokierunkowy strumienia, przesunięcia, przenoszenia i/lub przepływu jednego lub wielu nośników ładunku elektrycznego włączając w to, bez ograniczenia elektrony, jony oraz dziury. Określenie to nie powinno być rozumiane jako wyłączające dwukierunkowy przepływ odwrotnie naładowanych cząsteczek. Określenie prąd stały odnosi się szeroko do stanu ustalonego napięcia który zasadniczo nie zmienia się w czasie.The terms "direct current", "direct electricity" and "direct current strength" can refer to any technology, construction, physical state of the device, creating, causing, participating, supporting, or favoring unidirectional or predominantly unidirectional flux, displacement, transfer and / or the flow of one or more electric charge carriers including, but not limited to, electrons, ions and holes. This term should not be understood as excluding the bidirectional flow of inversely charged molecules. The term direct current refers broadly to a steady state voltage that does not substantially change with time.

PL 199 220 B1PL 199 220 B1

Określenia „źródło zasilania prądem stałym”, „źródło napięcia stałego” oraz „źródło mocy stałej” są stosowane w ich szerokim zakresie. Te określenie ogólnie pokrywa oraz zawiera dowolny sposób oraz urządzenie wykorzystane lub użyteczne w wytwarzaniu, produkowaniu lub prostowaniu prądu przemiennego w celu otrzymania prądu stałego. Określenie źródło zasilania prądem stałym obejmuje zawiera, bez ograniczania, prądnice prądu stałego, baterie elektrochemiczne, urządzenia fotowoltaiczne, prostowniki, ogniwa paliwowe, stałoprądowe urządzenia kwantowe, pewnych lampy elektronowe oraz podobne. Określenie to obejmuje regulowane, nieregulowane, filtrowane oraz nie filtrowane rodzaje wspomnianych urządzeń. Określenie, źródła zasilania prądem stałym obejmuje, bez ograniczania, prostowniki zasilane przez źródła nie izolowane elektrycznie, autotransformatory, transformatory izolacyjny oraz transformatory ferorezonansowe. Zasilacze prąd stały-prąd stały, przełączane zasilacze prądu stałego, ładowarki impulsowe oraz inne są podobnie zawarte w zakresie tych określeń. Pojedyncze określenie nie oznacza wyłączenia wielu źródeł zasilania prądem stałym i/lub dodatkowego źródła zasilania prądem stałym w konfiguracji bocznikowej, szeregowej i/lub szeregowej przeciwsobnej. Jednofazowe oraz wielofazowe źródła zasilania prądem stałym i/lub ładowarki są zawarte w zakresie tych określeń. Znaczeniem tym objęta jest również możliwość regulowania poziomu polaryzacji prądem stałym w czasie rzeczywistym. Wykorzystanie „diodowego urzą dzenia wywoł ują cego spadek napię cia” oraz dokładnie regulowanych napięć z zasilacza prądu stałego może zapewnić zalety w działaniu oraz zalety konstrukcyjne, przede wszystkim tam gdzie jako zapasowe źródło zasilania zastosowane są baterie elektrochemiczne lub gdy są wykorzystane w urządzeniach do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych w konfiguracji szeregowej przeciwsobnej.The terms "DC power source", "DC voltage source" and "DC power source" are used in a broad range thereof. This term generally covers and includes any method and device used or useful in the generation, production, or rectification of AC to obtain DC. The term DC power source includes, without limitation, DC generators, electrochemical batteries, photovoltaic devices, rectifiers, fuel cells, DC quantum devices, certain electron tubes, and the like. The term includes the regulated, unregulated, filtered and unfiltered types of the devices mentioned. The term DC power sources includes, but is not limited to, rectifiers powered by non-electrically isolated sources, autotransformers, isolation transformers, and ferresonant transformers. DC-DC power supplies, switched DC power supplies, pulse chargers and the like are similarly included within the scope of these terms. A single term does not imply turning off multiple DC power supplies and / or an additional DC power source in shunt, series, and / or push-series configurations. Single-phase and multi-phase DC power supplies and / or chargers are included within the scope of these terms. This meaning also includes the ability to adjust the polarization level with direct current in real time. The use of a "diode voltage drop device" and carefully regulated voltages from a DC power supply can provide performance advantages and design advantages, especially where electrochemical batteries are used as a backup power source or when used in polarized storage devices. of electric charges in a push-pull series configuration.

Określenie „źródło polaryzacji prądem stałym” jest wykorzystane w szerokim sensie. To określenie ogólnie pokrywa oraz obejmuje dowolny sposób, konstrukcję i/lub urządzenie wykorzystane lub używane do wytwarzania i dystrybucji napięcia oraz natężenia prądu stałego w urządzeniach do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego przy równoczesnym ograniczaniu, hamowaniu i/lub blokowaniu przepływu prądu przemiennego. Określenie źródło polaryzacji prądem stałym może obejmować, bez ograniczania, co najmniej jedno źródło napięcia stałego zasadniczo w połączeniu szeregowym z przynajmniej jednym urządzeniem blokującym prąd przemienny. W niniejszym wynalazku, jedno lub więcej źródeł polaryzacji prądem stałym jest połączone z urządzeniami do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych w celu przyłożenia oraz utrzymania stałego napięcia polaryzacji w kierunku przewodzenia na wspomnianych urządzeniach do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych. Źródło polaryzacji prądem stałym będzie zapobiegać przed wsteczną lub nadmierną polaryzacją w kierunku przewodzenia podłączonych urządzeń do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych przez źródło zasilania prądem przemiennym. Pojedyncze źródło napięcia stałego może być skonfigurowane aby służyć jako źródło polaryzacji prądem stałym dla wielu urządzeń do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych poprzez odpowiednio podłączone urządzenia blokujące prąd przemienny, przewodzące prąd stały. Podobnie, wiele źródeł napięcia stałego i/lub źródeł polaryzacji prądem stałym może być skonfigurowane dla zapewnienia dodatkowego źródła napięcia polaryzacji dla szeregowych przeciwsobnych urządzeń do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych w zastosowaniach przemiennoprądowych.The term "DC bias source" is used in a broad sense. This term generally covers and includes any method, structure, and / or device used or used to generate and distribute DC voltage and current in PECS devices while limiting, inhibiting and / or blocking the flow of AC current. The term DC bias source may include, without limitation, at least one DC voltage source substantially in series with the at least one AC blocking device. In the present invention, one or more DC bias sources are connected to PECS devices to apply and maintain a constant forward bias voltage on said PECS devices. The DC bias source shall prevent the connected electric charge storage devices from being reverse or excessively biased forward by the AC power source. A single DC voltage source may be configured to serve as a DC bias source for a plurality of PECS devices through appropriately connected DC-conducting blocking devices. Similarly, multiple DC voltage sources and / or DC bias sources may be configured to provide an additional bias voltage source for anti-series PECS devices in AC applications.

Określenie „węzeł złącza prądu stałego odpowiada węzłowi w konfiguracji dwóch lub więcej szeregowych przeciwsobnych urządzeń do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych, gdzie podobnie spolaryzowane węzły urządzeń są połączone razem. Warto zauważyć, że węzeł złącza prądu stałego może (lub nie) zawierać jedno lub więcej urządzenie przemiennoprądowe (takie jak cewka indukcyjna) z nieistotnym napięciem stałym na urządzeniu przemiennoprądowym. To znaczy, że zasadniczo nie ma różnicy napięcia stałego wewnątrz węzła złącza prądu stałego. Podobnie, obwód polaryzacji zasilaniem stałym, mierniki, wskaźniki, alarmy oraz podobne mogą być podłączone do węzła złącza prądu stałego.The term "DC junction node" corresponds to a node in a configuration of two or more anti-series polarized electric charge storage devices, where similarly polarized device nodes are connected together. Note that the DC junction node may or may not include one or more AC devices (such as an inductor) with a negligible DC voltage across the AC device. That is, there is essentially no DC voltage difference inside the DC junction node. Similarly, a DC bias circuit, meters, indicators, alarms, and the like may be connected to the DC junction node.

Określenie „izolacja elektryczna” jest wykorzystane w jego szerokim zakresie. To określenie ogólnie obejmuje, bez ograniczania, transformatory izolacyjne, transformatory ferrorezonansowe oraz oddzielnie wyprodukowane, odwrócone i/lub wytworzone zasoby energii elektrycznej w przypadku prądu przemiennego. Izolacja prądu stałego może być dokonana poprzez wykorzystanie kondensatorów. Określenie elektryczna izolacja powinno obejmować prąd stały, który jest produkowany, prostowany lub generowany oddzielnie. Zamierzeniem izolacji elektrycznej jest przeniesienie zdolności do braku ustalonego odniesienia do ziemi, wybierania wspólnego neutralnego, uziemionego, napięciaThe term "electrical insulation" is used extensively. This term generally includes, without limitation, isolation transformers, ferroresonant transformers, and separately produced, inverted and / or generated alternating current electrical energy resources. DC isolation can be accomplished through the use of capacitors. The term electrical insulation should include direct current that is produced, rectified or generated separately. Electrical isolation is intended to transfer the ability to not have a fixed ground reference, select a common neutral, grounded, voltage

PL 199 220 B1 odniesienia lub przemiennego wybierania określonych napięć neutralnych, uziemionych lub referencyjnych. Wybór jest dokonywany w momencie połączenia lub połączenia czynnego i nie jest koniecznie zawieranie w konstrukcji materiałów lub charakteru zasilacza.Reference or alternately selecting specific neutral, ground, or reference voltages. The selection is made at the time of connection or active connection and does not necessarily include materials or the nature of the power supply in the design.

Określenie „urządzenie do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych” jest stosowane w szerokim sensie. To określenie ogólnie oznacza dowolne odpowiednie urządzenie do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych i/lub urządzenia obejmujące, bez ograniczania, kondensatory elektrycznych, baterie elektrolityczne, pewnych urządzeń lampy elektronowe, pojemnościowe urządzenia półprzewodnikowe, urządzeń fotowoltaiczne, ogniwa paliwowe, kwantowe urządzenia do przechowywania ładunku oraz podobne. Dla celów tego dokumentu, urządzenie do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych może stanowić dowolną technologię lub urządzenie wspierające statyczną separację ładunku, faworyzowaną polaryzację przechowywania ładunku, oraz możliwość do przewodzenia, przemieszczenia i/lub przenoszenia prądu elektrycznego. W wielu częściach tego dokumentu - zarówno w opisie jak i poprzez ilustracje, - dla demonstrowania różnych aspektów niniejszego wynalazku są wykorzystane kondensatory spolaryzowane. Jednakże, powinno być brane pod uwagę, że dowolne odpowiednie urządzenie do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych może być wykorzystane zarówno zamiast jak i we współpracy z przedstawionymi kondensatorami spolaryzowanymi. To znaczy, że żadna z innych technologii urządzeń do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych, nie jest wyłączana.The term "polarized electric charge storage device" is used in a broad sense. This term generally means any suitable polarized electric charge storage device and / or devices including, without limitation, electric capacitors, electrolytic batteries, certain devices, electron tubes, capacitive semiconductor devices, photovoltaic devices, fuel cells, quantum charge storage devices, and the like. For the purposes of this document, a polarized electric charge storage device can be any technology or device that supports static charge separation, favored charge storage polarity, and the ability to conduct, move, and / or transfer electric current. In many parts of this document - both in the description and through the illustrations - polarized capacitors are used to demonstrate various aspects of the present invention. However, it should be appreciated that any suitable polarized electric charge storage device may be used both in place of and in conjunction with the illustrated polarized capacitors. That is, none of the other PEC technologies are disabled.

Określenie „prostownik” jest wykorzystane w jego szerszym sensie. Dowolne aktywne lub pasywne urządzenie i/lub aparat faworyzujący lub skonfigurowany dla faworyzowania jednokierunkowego przepływ nośników ładunku elektrycznego będzie rozważane jako prostownik. Dwukierunkowy przepływ przeciwnie naładowanych cząsteczek jest wprost zawarty w ramach definicji prostownika. Prostownik obejmuje ale nie jest ograniczony do jednej lub wielu diod, tranzystorów, krzemowych prostowników sterowanych, tyrystorów ograniczających, tyrystorów, IGBT, tranzystorów polowych, pierścieni rozciętych, pewnych lamp elektronowych oraz podobnych. Konfiguracja obwodów prostujących zawiera ale nie jest ograniczona do prostowników połowy okresu, prostowników pełnozakresowych, prostowników rozczepionego okresu oraz prostowników wielofazowych. Impulsy prostujące mogą być przesunięte w fazie w celu przeciwstawiania się, dopasowania lub przesunięcia kształtu fal natężenie lub napięcia prądu przemiennego w przypadkach jednofazowych lub wielofazowych. To może być dokonane poprzez transformatory izolacyjne, sposoby przesuwu fazy na uzwojeniu, opóźnienie wejścia/wyjścia lub elektronicznie.The term "rectifier" is used in its broader sense. Any active or passive device and / or apparatus that favors or is configured to favor the unidirectional flow of electric charge carriers will be considered a rectifier. The bidirectional flow of oppositely charged molecules is directly included in the rectifier definition. The rectifier includes, but is not limited to, one or more diodes, transistors, silicon controlled rectifiers, limiting thyristors, thyristors, IGBTs, field effect transistors, split rings, certain electron tubes, and the like. The rectifier circuit configuration includes, but is not limited to, half-cycle rectifiers, full-wave rectifiers, split-cycle rectifiers, and polyphase rectifiers. The rectifying pulses may be out of phase to oppose, match, or shift the waveform to the AC current or voltage in single-phase or polyphase cases. This can be done through isolation transformers, phase shift methods on the winding, input / output delay, or electronically.

Określenie „wystarczająca polaryzacja prądem stałym w kierunku przewodzenia” odnosi się do sposobów, urządzeń i/lub aparatów wyliczonych lub wskazanych tutaj, jako utrzymujące stałe napięcia polaryzacji przyłożone do urządzenia do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych, zasadniczo w celu zapobiegania przed szkodliwym polaryzowaniem wstecznym poprzez sygnał prądu przemiennego. Stałe napięcie polaryzacji w stanie ustalonym może być ustalone na dowolnym arbitralnie wybranym poziomie stopnia. To kontrastuje ze schematem oscylacyjnej polaryzacji znanym z poprzednich rozwiązań, która charakterystycznie zmienia się pomiędzy polaryzacją napięciem stałym w kierunku przewodzenia i polaryzacją wsteczną w pod cyklach i/lub powoduje zakłócenia sygnału prądu przemiennego, z powodu nadmiernej wielkości sygnału względem wartości stałego napięcia polaryzacji. Polaryzacja prądem stałym obejmuje pracę w ramach ograniczeń napięcia przewodzenia stosowanych urządzeń do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych. Podobnie, określenie obejmuje również warunki polaryzacji w których wartość stałego napięcia polaryzacji każdego urządzenia do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych znacznie przekracza wartość przyłożonego sygnału prądu przemiennego.The term "sufficient DC forward bias" refers to methods, devices and / or apparatus listed or indicated herein as maintaining constant bias voltages applied to a polarized electric charge storage device, essentially to prevent harmful reverse polarity by a current signal. alternating. The steady state constant bias voltage may be set to any arbitrarily selected step level. This contrasts with the oscillating bias pattern known from previous solutions, which characteristically alternates between forward and reverse bias in cycles and / or distorts the AC signal due to excessive magnitude of the signal relative to the DC bias value. DC polarization involves operating within the forward voltage limits of the applied polarized electric charge storage devices. Likewise, the term also includes polarization conditions in which the DC bias voltage of each PECS significantly exceeds the applied AC signal value.

Określenie „przełącznik” i/lub „przełącznik elektryczny” odnosi się do sposobów, urządzeń i/lub aparatów poprzez które prąd elektryczny może być wyłączony lub włączony. Przełącznik będzie zawierać przewodzące kontakty mechaniczne, urządzenia elektromechaniczne, urządzenia półprzewodnikowe, przekaźniki, cieczowe urządzenia kontaktowe, takie jak przełącznik rtęciowy, przełączniki cząsteczkowe, urządzenia jonizacyjne, lampy elektronowe, gasiki, bramki, urządzenia kwantowe oraz podobne. Dodatkowo, urządzenia różnicowe takie jak oporniki nastawne, potencjometry które mogą służyć jako regulatory światła i/lub regulatory przepływu, jak i urządzenia dwupołożeniowe, oraz podobne są również zawarte w zakresie znaczenia omawianego określenia. Dowolny stan materii i/lub zmiana stanu materii, wykorzystane do sterowania przepływem elektryczności, strumienia elektryczności, prądu lub przewodzeniem, przemieszczaniem oraz podobnych zjawisk, są również zawarteThe terms "switch" and / or "electrical switch" refer to methods, devices and / or apparatus by which an electrical current can be turned off or on. The switch will include conductive mechanical contacts, electromechanical devices, semiconductor devices, relays, liquid contact devices such as a mercury switch, molecular switches, ionization devices, vacuum tubes, extinguishers, gates, quantum devices and the like. Additionally, differential devices such as variable resistors, potentiometers that can serve as light regulators and / or flow regulators, and on / off devices, and the like are also included within the meaning of the term. Any state of matter and / or change of state of matter used to control the flow of electricity, electricity flux, current or conduction, displacement and similar phenomena are also included.

PL 199 220 B1 w określeniu „przełącznik”. Podobnie, czujniki, serwomotory, sterowniki, przekaźniki, tablice obwodów, płytki półprzewodnikowe oraz podobne elementy związane z różnymi technologiami przełączników są również zawarte w tym określeniu. Elektroniczne przełączniki oraz przełączniki, które są wykorzystane w danym dokumencie mają być interpretowane w szerokim zakresie. Urządzenia oraz sposoby wymienione w tym dokumencie są wyłącznie wskazane dla celów ilustracyjnych i nie są elementami ograniczającymi.PL 199 220 B1 in the term "switch". Likewise, sensors, servo motors, controllers, relays, circuit boards, semiconductor wafers, and the like related to various switch technologies are also included in this term. Electronic switches and switches that are used in a given document are to be interpreted broadly. The devices and methods mentioned in this document are for illustrative purposes only and are not intended to be limiting.

Określenie „urządzenie blokujące prąd stały” będzie obejmować dowolne urządzenie, sposób, projekt, aparaturę i/lub technikę, które zapewnia relatywnie dużą oporność i/lub przeciwstawianie się przepływowi prądu stałego. Na przykład, określenie „urządzenie blokujące prąd stały może obejmować, bez ograniczenia zakresu tego pojęcia, kondensatory spolaryzowane, kondensatorów nie spolaryzowane, baterie elektrochemiczne, inne urządzenia do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych, oporniki, prostowniki oraz podobne. Podobnie, transformator izolacyjny służy jako urządzenie blokujące zasilanie stałe, z tym że zasilanie stałe nie jest magnetycznie sprzęgane. Można zauważyć, że mostek prostujący zapewnia wyższy rząd blokowania prądu stałego, od tego który jest zapewniony poprzez pojedynczy prostownik lub mostek półokresowy.The term "DC blocking device" shall include any device, method, design, apparatus and / or technique that provides relatively high resistance and / or resistance to flow of DC. For example, the term "DC blocking device can include, without limiting the scope of the term, polarized capacitors, non-polarized capacitors, electrochemical batteries, other polarized electric charge storage devices, resistors, rectifiers, and the like." Likewise, the isolation transformer serves as a DC interlock device, except that the DC power is not magnetically coupled. It can be seen that the rectifying bridge provides a higher order of DC blocking than that provided by a single rectifier or half wave bridge.

Określenie „regulacja temperatury” będzie oznaczać kontrolowanie temperatury urządzenia do przechowywania spolaryzowanych ładunków elektrycznych poprzez naturalnie lub sztucznie napędzane środki w celu zmiany powierzchni i/lub temperatury rdzenia urządzenia. Typowe sposoby regulowania temperatury obejmują łaźnie wodne, łaźnie olejowe, chłodnice, układy obiegu z radiatorami oraz wykorzystanie elementów grzejnych oraz wymienników ciepła. Pompy ciepła, chłodzenie półprzewodnikowe oraz inne sposoby są odpowiednie dla utrzymania i/lub zmiany temperatury urządzenia.The term "temperature control" shall mean controlling the temperature of the PECS device by naturally or artificially driven means to alter the surface and / or core temperature of the device. Typical methods of temperature control include water baths, oil baths, coolers, circulation systems with heat sinks, and the use of heating elements and heat exchangers. Heat pumps, semiconductor cooling and other methods are suitable for maintaining and / or changing the temperature of the device.

Określenie „nieustalony” wykorzystany w tym opisie nie ma na celu wskazywania nieodpowiedniości dla zastosowań w stanie ustalonym lub zastosowań do pracy ciągłej.The term "transient" as used in this specification is not intended to imply inadequacy for steady state or continuous duty applications.

Claims (61)

1. Układ do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego przeznaczony do pracy w sieci prądu przemiennego w skład, której wchodzi źródło zasilania prądem przemiennym oraz co najmniej jedno obciążenie połączone ze źródłem zasilania prądem przemiennym i otrzymujące sygnał prądu przemiennego, zawierający co najmniej pierwsze i drugie urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego znajdujące się w szeregowej konfiguracji przeciwsobnej, czynnie podłączone do sieci prądu przemiennego i przyjmujące sygnał prądu przemiennego, oraz co najmniej jedno źródło zasilania prądem stałym podłączone do pierwszego oraz drugiego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego; znamienny tym, że zawiera co najmniej jedno źródło zasilania prądem stałym (616, 618, 663, 665, 774, 786, 818, 926, 1013, 1027) podłączone do pierwszego oraz drugiego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, korzystnie kondensatorów (612, 614; 662, 664; 778, 782; 812, 814; 912, 914; 1009, 1023) utrzymujące w sposób ciągły, obydwa - pierwsze i drugie urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku w stanie spolaryzowania w kierunku przewodzenia, gdy działa na nie sygnał prądu przemiennego.1. A polarized electric charge storage system designed to operate on an AC network that includes an AC power source and at least one load connected to an AC power source and receiving an AC signal that includes at least first and second storage devices. polarized electric charge in a series push-pull configuration, actively connected to an AC grid and receiving an AC signal, and at least one DC power source connected to the first and second PECS devices; characterized by at least one DC power source (616, 618, 663, 665, 774, 786, 818, 926, 1013, 1027) connected to the first and second PECS devices, preferably capacitors (612, 614; 662, 664; 778, 782; 812, 814; 912, 914; 1009, 1023) continuously holding both the first and second polarized charge storage device in a forward bias when acted on by a current signal alternating. 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera elementy blokujące przepływ sygnału prądu przemiennego przez co najmniej jedno źródło zasilania prądem stałym (926; 1013, 1027).2. The system according to claim The method of claim 1, wherein blocking means for an AC signal to flow through the at least one DC power source (926; 1013, 1027). 3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że szeregowa przeciwsobna konfiguracja urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego jest podłączona w boczniku z obciążeniem prądu przemiennego.3. The system according to p. The method of claim 1, wherein the series push-pull configuration of the PECS devices is connected in a shunt with an AC load. 4. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że szeregowa przeciwsobna konfiguracja urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego jest podłączona szeregowo pomiędzy źródłem zasilania prądem przemiennym (605, 652) oraz obciążeniem prądu przemiennego (620, 670).4. The system according to p. The method of claim 1, wherein the series push-pull configuration of the PECS devices is connected in series between the AC power source (605, 652) and the AC load (620, 670). 5. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jedna końcówka wyjściowa co najmniej jednego źródła zasilania prądem stałym (1013) jest elektrycznie odizolowana od co najmniej jednego źródła zasilania prądem przemiennym (1005).5. The system according to p. The method of claim 1, wherein at least one output terminal of the at least one DC power source (1013) is electrically insulated from the at least one AC power source (1005). PL 199 220 B1PL 199 220 B1 6. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jedno źródło zasilania prądem stałym (1401) jest nieuziemione.6. The system according to p. The method of claim 1, wherein the at least one DC power source (1401) is unearthed. 7. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jedna końcówka wyjściowa co najmniej jednego źródła zasilania prądem stałym (774, 786) jest czynnie podłączona do uziemienia układu prądu przemiennego.7. The system according to p. The method of claim 1, wherein at least one output terminal of the at least one DC power source (774, 786) is operatively connected to ground of the AC system. 8. Ukł ad wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e pierwsze i drugie urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, korzystnie kondensatory (612, 614; 662, 664; 778, 782; 1112, 1114), są symetrycznie spolaryzowane prądem stałym względem siebie.8. Layout according to claims The method of claim 1, characterized in that the first and second PECS devices, preferably capacitors (612, 614; 662, 664; 778, 782; 1112, 1114), are symmetrically DC biased with respect to each other. 9. Ukł ad wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e pierwsze i drugie urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, korzystnie kondensatory (912, 914; 1009, 1023), są połączone wzajemnie w węźle złącza prądu stałego, przy czym układ ponadto zawiera co najmniej jedno urządzenie blokujące prąd przemienny, podłączone pomiędzy węzłem złącza prądu stałego oraz węzłem odniesienia prądu stałego.9. Arrangement according to claim The apparatus of claim 1, wherein the first and second PECS, preferably capacitors (912, 914; 1009, 1023), are interconnected at a DC junction node, the circuit further comprising at least one AC blocking device. connected between a DC junction node and a DC reference node. 10. Układ według zastrz. 9, znamienny tym, że co najmniej jedno urządzenie blokujące prąd przemienny zawiera opornik (1017) o wystarczająco wysokiej impedancji w porównaniu z pierwszym oraz drugim urządzeniem do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego.10. The system according to p. The method of claim 9, wherein the at least one AC blocking device comprises a resistor (1017) with a sufficiently high impedance compared to the first and second PECS devices. 11. Układ według zastrz. 9, znamienny tym, że węzeł złącza prądu stałego zawiera co najmniej jedno urządzenie przemiennoprądowe pomiędzy pierwszym oraz drugim urządzeniem do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego.11. The system according to p. The method of claim 9, characterized in that the DC junction node comprises at least one AC device between the first and second PECS devices. 12. Układ według zastrz. 9, znamienny tym, że zawiera dodatkowo urządzenie blokujące prąd przemienny pomiędzy węzłem złącza prądu stałego oraz innym węzłem pierwszego oraz drugiego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego.12. The system according to p. The apparatus of claim 9, further comprising an AC blocking device between the DC junction node and another node of the first and second PECS devices. 13. Układ według zastrz. 9, znamienny tym, że co najmniej jedno źródło zasilania prądem stałym zawiera pierwsze oraz drugie źródło zasilania prądem stałym dla oddzielnego polaryzowania pierwszego oraz drugiego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego.The system according to p. The method of claim 9, wherein the at least one DC power source includes first and second DC power sources to bias the first and second PECS devices separately. 14. Układ według zastrz. 13, znamienny tym, że pierwsze źródło zasilania prądem stałym znajduje się w boczniku do pierwszego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego.14. The system according to p. The method of claim 13, wherein the first DC power source is provided in a shunt to the first PECS. 15. Układ według zastrz. 14, znamienny tym, że zawiera ponadto urządzenie blokujące prąd przemienny połączone czynnie pomiędzy pierwszym źródłem zasilania prądem stałym oraz pierwszym urządzeniem do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego.15. The system according to p. The method of claim 14, further comprising an AC blocking device operatively connected between the first DC power source and the first PECS device. 16. Układ według zastrz. 15, znamienny tym, że drugie źródło zasilania prądem stałym jest w ukł adzie równoległ ym wzglę dem drugiego urzą dzenia do przechowywania spolaryzowanego ł adunku elektrycznego.16. The system according to p. The method of claim 15, characterized in that the second DC power source is in a configuration in parallel with the second polarized electric charge storage device. 17. Układ według zastrz. 16, znamienny tym, że drugie źródło zasilania prądem stałym jest podłączone równolegle do co najmniej drugiego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego przez co najmniej jedno urządzenie blokujące prąd przemienny.17. The system according to p. The method of claim 16, wherein the second DC power source is connected in parallel to the at least second PECS device through the at least one AC blocking device. 18. Układ według zastrz. 17, znamienny tym, że co najmniej jedna końcówka pierwszego źródła zasilania prądem stałym oraz co najmniej jedna końcówka wyjściowa drugiego źródła zasilania prądem stałym są nieuziemione.18. The system according to p. The process of claim 17, wherein at least one terminal of the first DC power source and at least one output terminal of the second DC power source are unearthed. 19. Układ według zastrz. 17, znamienny tym, że co najmniej jedna końcówka pierwszego źródła zasilania prądem stałym oraz co najmniej jedna końcówka wyjściowa drugiego źródła zasilania prądem stałym są odizolowane elektrycznie od źródła zasilania prądem przemiennym.19. The system according to p. The method of claim 17, wherein at least one terminal of the first DC power source and at least one output terminal of the second DC power source are electrically isolated from the AC power source. 20. Układ według zastrz. 9, znamienny tym, że co najmniej jedno źródło zasilania prądem stałym zawiera pierwsze źródło zasilania prądem stałym posiadające pierwszą oraz drugą końcówkę wyjściową zapewniającą potencjał prądu stałego, przy czym pierwsza końcówka wyjściowa jest połączona z węzłem złącza prądu stałego a druga końcówka wyjściowa jest połączona z innym węzłem pierwszego i drugiego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego.20. The system as claimed in claim 1, The method of claim 9, wherein the at least one DC power source comprises a first DC power source having a first and a second output terminal for providing a DC potential, the first output terminal being connected to a DC junction node and the second output terminal being connected to another. node of the first and second polarized electric charge storage devices. 21. Układ według zastrz. 20, znamienny tym, że ponadto zawiera co najmniej jedno urządzenie blokujące prąd przemienny połączone szeregowo pomiędzy węzłem złącza prądu stałego oraz pierwszą końcówką wyjściową.21. The system according to p. The method of claim 20, further comprising at least one AC blocking device connected in series between the DC junction node and the first output terminal. 22. Układ według zastrz. 20, znamienny tym, że ponadto zawiera co najmniej jedno urządzenie blokujące prąd przemienny połączone szeregowo pomiędzy innym węzłem pierwszego oraz druPL 199 220 B1 giego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego oraz drugą końcówką wyjściową.22. The system according to claim 22 The apparatus of claim 20, further comprising at least one AC blocking device connected in series between another node of the first and second PECS and the second output terminal. 23. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że sieć prądu przemiennego (1200) jest wielofazową siecią prądu przemiennego z odgałęzieniem prądu przemiennego dla każdej fazy sieci, przy czym pierwsze urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego stanowi część pierwszego odgałęzienia prądu przemiennego (1209A), a drugie urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego stanowi część drugiego odgałęzienia prądu przemiennego (1209B).23. The system of claim 1 The method of claim 1, wherein the AC network (1200) is a polyphase AC network with an AC tap for each phase of the network, the first PECS device being part of the first AC tap (1209A) and the second AC storage device. The polarized electric charge forms part of the second AC leg (1209B). 24. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że sieć prądu przemiennego (1300) jest wielofazową siecią prądu przemiennego z odgałęzieniem prądu przemiennego dla każdej fazy sieci, przy czym pierwsze oraz drugie urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, korzystnie kondensatory (1309), stanowią część pierwszego odgałęzienia prądu przemiennego.24. The system according to claim 24 The method of claim 1, characterized in that the AC network (1300) is a multiphase AC network with an AC tap for each phase of the network, the first and second PECS devices, preferably capacitors (1309), being part of the first AC branch. . 25. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że konfiguracja urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, korzystnie kondensatorów (612, 614; 662, 664; 778, 782; 812. 814; 912, 914; 1112, 1112; 1309), jest czynnie włączona do sieci prądu przemiennego dla pracy w stanie ustalonym.The system according to claim 25 The method of claim 1, characterized in that the configuration of PECS devices, preferably capacitors (612, 614; 662, 664; 778, 782; 812, 814; 912, 914; 1112, 1112; 1309), is actively connected to the current network for steady state operation. 26. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że oba urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, korzystnie kondensatory (2101, 2102, 2103, 2104), są zamontowane we wspólnej obudowie.26. The system of claim 1 The method of claim 1, characterized in that both PECS devices, preferably capacitors (2101, 2102, 2103, 2104), are mounted in a common housing. 27. Układ według zastrz. 26, znamienny tym, że pierwsze oraz drugie urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, korzystnie kondensatory (2101, 2102, 2103, 2104), są zawieszone w płynie dielektrycznym oraz przymocowane do obudowy łącznikiem izolującym (2111, 2112), gdzie obudowa stanowi pojemnik zabezpieczony przed porażeniem elektrycznym przy dotyku.The system of claim 27 26, characterized in that the first and second polarized electric charge storage devices, preferably capacitors (2101, 2102, 2103, 2104), are suspended in the dielectric fluid and attached to the housing by an insulating connector (2111, 2112), the housing being a sealed container. against electric shock when touched. 28. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że obciążenie stanowi przemiennoprądowy jednofazowy silnik indukcyjny z fazą pomocniczą, a urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego (1903), są połączone szeregowo pomiędzy źródłem zasilania prądem przemiennym (1904) oraz uzwojeniem (1900) silnika indukcyjnego z fazą pomocniczą prądu przemiennego i pozostają połączone w trakcie ciągłej pracy silnika.The system of claim 28 A method as claimed in claim 1, characterized in that the load is an ac single-phase induction motor with an auxiliary phase and the polarized electric charge storage devices (1903) are connected in series between the AC power source (1904) and the winding (1900) of the induction motor with an AC auxiliary phase. and remain connected during continuous operation of the engine. 29. Układ według zastrz. 1, zamienny tym, że urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego (2002) są częścią obwodu filtra LC zawierającego cewkę indukcyjną (2001), przy czym obwód filtra LC jest zestrojony do podstawowej częstotliwości mocy oraz dodatkowo zawiera przełącznik (2003) do bocznikowania urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego (2002) po wykryciu zakłócenia w dalszej części obwodu.The system of claim 29 1, alternating in that the PECS (2002) is part of an LC filter circuit including an inductor (2001), the LC filter circuit is tuned to a fundamental power frequency and additionally includes a switch (2003) for bypassing the storage devices. polarized electric charge (2002) after detecting a disturbance further down the circuit. 30. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że źródło zasilania prądem przemiennym stanowi pierwsze źródło zasilania przemiennego, zaś drugie źródło zasilania prądem przemiennym o innym napięciu przemienne niż napięcie pierwszego źródła zasilania prądem przemiennym, jest czynnie podłączone do pierwszego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego poprzez prostownik ograniczający natężenie prądu.30. The system of claim 1 The AC power source of claim 1, wherein the AC power source is the first AC power source and the second AC power source of a different AC voltage than that of the first AC power source is operatively connected to the first PECS via a current limiting rectifier. . 31. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że napięcia stałe polaryzujące pierwsze oraz drugie urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego zasadniczo znoszą się wzajemnie.31. The system of claim 1 The method of claim 1, wherein the DC voltages biasing the first and the second PECS substantially cancel each other out. 32. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że ponadto zawiera urządzenie przemiennoprądowe umieszczone pomiędzy szeregowymi przeciwsobnymi urządzeniami do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, przy czym urządzenie przemiennoprądowe działa przy innym poziomie napięcia prądu stałego niż podłączony układ prądu przemiennego.32. The system of claim 1 The method of claim 1, further comprising an AC device interposed between the series push-pull polarized electric charge storage devices, the AC device operating at a different DC voltage level than the connected AC system. 33. Układ według zastrz. 32, znamienny tym, że urządzenie przemiennoprądowe zawiera źródło zasilania prądem stałym.The system of claim 33 The method of claim 32, wherein the ac device comprises a DC power source. 34. Układ według zastrz. 33, znamienny tym, że część źródła zasilania prądem stałym jest czynnie włączona pomiędzy szeregowymi przeciwsobnymi urządzeniami do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego i polaryzuje prądem stałym w kierunku przewodzenia pierwsze i drugie urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego.The system of claim 34 The method of claim 33, wherein a portion of the DC power source is actively connected between the series anti-series PEC devices and biases the DC electric charge in the forward direction of the first and second PECS devices. 35. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że szeregowe przeciwsobne urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego łączą w ramach układu przemiennoprądowego, neutralny węzeł prądu przemiennego z węzłem uziemionym.35. The system of claim 35 The method of claim 1, characterized in that the series push-pull polarized electric charge storage devices connect, within the AC system, a neutral AC node to a grounded node. PL 199 220 B1PL 199 220 B1 36. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwsze oraz drugie urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego posiadają dodatni oraz ujemny węzeł, przy czym co najmniej dodatnie lub ujemne węzły z pierwszego oraz drugiego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego są dla prądu stałego połączone razem.The system of claim 36 The method of claim 1, wherein the first and second PECS have a positive and negative node, at least the positive or negative nodes of the first and second PECS devices are connected together for direct current. 37. Układ według zastrz. 36, znamienny tym, że dla prądu stałego, dodatnie węzły z pierwszego oraz drugiego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego są połączone razem oraz ujemne węzły z pierwszego oraz drugiego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego są połączone razem.The system of claim 37 The method of claim 36, characterized in that, for direct current, the positive nodes from the first and second PECS are connected together and the negative nodes from the first and second PECs are connected together. 38. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że ponadto zawiera co najmniej jedno dodatkowe urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego połączone w boczniku z drugim urządzeniem do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, przy czym co najmniej jedno dodatkowe urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego znajduje się w konfiguracji szeregowej przeciwsobnej z pierwszym urządzeniem do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego.The system of claim 38 The method of claim 1, further comprising at least one additional PECS device connected in a shunt to a second PECS device, the at least one PECS device being in an anti-series configuration with the first one. polarized electric charge storage device. 39. Układ według zastrz. 38, znamienny tym, że co najmniej jedno dodatkowe urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego jest również w szeregowej przeciwsobnej konfiguracji z drugim urządzeniem do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, przy czym pierwsze, drugie oraz co najmniej jedno dodatkowe urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego znajdują się względem siebie w szeregowej konfiguracji przeciwsobnej.39. The system of claim 1 The method of claim 38, wherein the at least one additional PECS device is also in series opposing configuration with the second PECS device, the first, second, and at least one additional PECS device being disposed with respect to the second PECS device. themselves in a series push-pull configuration. 40. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że ponadto zawiera jeden albo więcej połączonych ze sobą zestawów czynnie spolaryzowanych w kierunku przewodzenia szeregowych przeciwsobnych urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, oraz przyłączonych do pierwszego i drugiego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, w szeregowej konfiguracji przeciwsobnej w węźle złącza prądu stałego, tworząc układ dzielnika prądu przemiennego.40. The system of claim 40 The method of claim 1, further comprising one or more sets of forwardly polarized series electric charge storage devices connected to each other and connected to the first and second PECS devices in a series push-pull configuration at the current junction node. constant, forming an AC divider circuit. 41. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że ponadto zawiera kondensator nie-biegunowy (776, 784; 1011) połączony równolegle z co najmniej pierwszym urządzeniem do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, korzystnie kondensatorem (778, 782; 1009, 1023).41. The system according to claim 41 The method of claim 1, further comprising a non-polar capacitor (776, 784; 1011) connected in parallel to at least the first polarized electric charge storage device, preferably a capacitor (778, 782; 1009, 1023). 42. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że szeregowe przeciwsobne urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, korzystnie kondensatory (612, 614; 662, 664; 778, 782; 812, 814; 912, 914; 1112, 1112; 1309) są wykorzystane w układzie prądu przemiennego w stanie ustalonym.42. The system of claim 1 The method of claim 1, characterized in that the anti-series PEC devices, preferably capacitors (612, 614; 662, 664; 778, 782; 812, 814; 912, 914; 1112, 1112; 1309), are used in an AC system in steady state. 43. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwsze oraz drugie urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, korzystnie kondensatory (2101, 2102, 2103, 2104), w układzie szeregowym przeciwsobnym są zawieszone w płynie dielektrycznym oraz przymocowane do obudowy łącznikiem izolującym (2111, 2112), gdzie obudowa stanowi pojemnik zabezpieczony przed porażeniem elektrycznym przy dotyku oraz zawiera elektryczne styki połączeniowe.43. The system of claim 1 The method of claim 1, characterized in that the first and second polarized electric charge storage devices, preferably capacitors (2101, 2102, 2103, 2104), in a series push-pull arrangement are suspended in a dielectric fluid and attached to the housing by an insulating connector (2111, 2112), wherein the housing constitutes a container protected against electric shock upon contact and contains electrical connection contacts. 44. Sieć prądu przemiennego zawierająca źródło zasilania prądem przemiennym, obciążenie prądu przemiennego czynnie podłączone do źródła zasilania prądem przemiennym, znamienna tym, że zawiera układ określony jak w zastrz. 1.44. An ac network comprising an ac power source, an ac load operatively connected to an ac power source, characterized in that it comprises a circuit as defined in claim 1. 1. 45. Sposób wykorzystywania urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego w sieci prądu przemiennego zawierającej źródło zasilania prądem przemiennym oraz czynnie podłączone obciążenie prądu przemiennego, w którym przyłącza się co najmniej pierwsze oraz drugie urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego w konfiguracji szeregowej przeciwsobnej do sieci prądu przemiennego, i przykłada się do tych urządzeń sygnał prądu przemiennego; oraz polaryzuje się urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego w kierunku przewodzenia przy wykorzystaniu co najmniej jednego napięcia prądu stałego, znamienny tym, że oba urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, korzystnie kondensatory (612, 614; 622, 664; 778, 782; 812, 814; 912, 914; 1009, 1023), polaryzuje się w sposób ciągły w trakcie działania sieci prądu przemiennego.45. A method of using polarized electric charge storage devices in an AC network containing an AC power source and an actively connected AC load, in which at least a first and a second polarized electric charge storage device in an anti-series configuration are connected to the AC network, and an ac signal is applied to these devices; and biasing the PECS devices in forward direction using at least one DC voltage, characterized in that both PECS devices, preferably capacitors (612, 614; 622, 664; 778, 782; 812, 814; 912, 914; 1009, 1023), polarizes continuously during operation of the AC network. 46. Sposób według zastrz. 45, znamienny tym, że do pierwszego oraz drugiego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego przykłada się napięcia prądu stałego, które znoszą się wzajemnie w odniesieniu do sieci prądu przemiennego.46. The method of p. The method of claim 45, characterized in that DC voltages are applied to the first and second PECS devices which cancel each other out with respect to the AC network. PL 199 220 B1PL 199 220 B1 47. Sposób według zastrz. 45, znamienny tym, że przyłączenie szeregowych przeciwsobnych urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego obejmuje przyłączenie pierwszego oraz drugiego kondensatora (612, 614; 622, 664; 778, 782; 812, 814; 912, 914; 1009, 1023) spolaryzowanego.47. The method of p. 45. The method of claim 45, characterized in that connecting the series of push-pull polarized charge storage devices comprises connecting the first and second polarized capacitors (612, 614; 622, 664; 778, 782; 812, 814; 912, 914; 1009, 1023). 48. Sposób według zastrz. 47, znamienny tym, że pierwszy oraz drugi kondensator spolaryzowany łączy się razem w węźle złącza prądu stałego, przy czym dodatkowo przyłącza się urządzenie blokujące prąd przemienny pomiędzy węzłem złącza prądu stałego oraz punktem odniesienia co najmniej jednego źródła zasilania prądem stałym (926; 1013, 1027).48. 47, characterized in that the first and second polarized capacitors are connected together at a DC junction node, further connecting an AC blocking device between the DC junction node and the reference point of the at least one DC power source (926; 1013, 1027). ). 49. Sposób według zastrz. 48, znamienny tym, że przyłączenie szeregowych przeciwsobnych urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego do sieci prądu przemiennego obejmuje przyłączenie szeregowych, przeciwsobnych spolaryzowanych kondensatorów (612, 614; 662, 664) w układzie szeregowym pomiędzy źródłem zasilania prądem przemiennym (605, 652) oraz obciążeniem prądu przemiennego (620, 670).49. The method according to p. 48, characterized in that the connection of the anti-series PECS devices to the AC network comprises the connection of the series anti-series polarized capacitors (612, 614; 662, 664) in series between the AC power source (605, 652) and the load. alternating current (620, 670). 50. Sposób według zastrz. 45, znamienny tym, że dodatkowo reguluje się impedancję sieci prądu przemiennego widzianą przez źródło zasilania prądem przemiennym, poprzez włączanie urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego w konfiguracji szeregowej przeciwsobnej do sieci w sposób kontrolowany.50. The method of The method of claim 45, further adjusting the impedance of the AC network as seen by the AC power source by activating the polarized electric charge storage devices in a push-series series configuration in a controlled manner. 51. Sposób według zastrz. 50, znamienny tym, że urządzenia w konfiguracji szeregowej przeciwsobnej włącza się w sposób kontrolowany do sieci przy wykorzystaniu przełącznika elektrycznego.51. The method of p. 50, characterized in that the devices in a push-pull series configuration are controlled to the network by means of an electrical switch. 52. Sposób według zastrz. 47, znamienny tym, że zmienia się parametry sieci prądu przemiennego poprzez zmienianie temperatury urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego w sposób kontrolowany.52. 47, characterized in that the parameters of the ac network are altered by changing the temperature of the PECS in a controlled manner. 53. Sposób według zastrz. 52, znamienny tym, że temperaturę urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, korzystnie kondensatorów (2101, 2102, 2103, 2104), zmienia się w sposób kontrolowany przy pomocy wymienników ciepła (2109).53. The method of p. 52, characterized in that the temperature of PECS devices, preferably capacitors (2101, 2102, 2103, 2104), is controlled by means of heat exchangers (2109). 54. Sposób według zastrz. 45, znamienny tym, że dodatkowo podłącza się elementy opornikowe w boczniku z pierwszym i drugim urządzeniem do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego, polaryzujące te urządzenia w kierunku przewodzenia oraz utrzymujące je w stanie równowagi, gdy są stosowane w układzie dzielnika napięcia.54. The method of p. The method of claim 45, further connecting resistor elements in the shunt to the first and second polarized electric charge storage devices, biasing the devices in the forward direction and keeping them in equilibrium when used in a voltage divider circuit. 55. Sposób według zastrz. 45, znamienny tym, że dodatkowo, do pierwszego oraz drugiego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego podłącza się czynnie co najmniej jeden opornik upływowy, rozładowujący napięcie polaryzacji przyłożone na urządzeniach do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego.55. The method of p. The method of claim 45, wherein, in addition, at least one leakage resistor discharging the bias voltage applied to the PECS devices is operatively connected to the first and second PECS devices. 56. Sposób według zastrz. 45, znamienny tym, że do każdego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego przykłada się mniejszą wartość napięcia prądu przemiennego od wartości stałego napięcia polaryzacji przykładanej do tych urządzeń.56. The method of p. The method of claim 45, wherein the AC voltage is applied to each PECS device less than the DC bias voltage applied to the devices. 57. Sposób według zastrz. 45, znamienny tym, że wartość nakładających się napięć prądu stałego i prądu przemiennego które przykłada się do urządzeń do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego w stanie ustalonym, mieści się w zakresie napięcia znamionowego każdego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego.57. The method of p. The method of claim 45, wherein the value of the DC and AC overlapping voltages applied to the steady state PEC devices is within the voltage rating of each PECS. 58. Sposób według zastrz. 45, znamienny tym, że do pierwszego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego podłącza się w boczniku co najmniej jedno elektrycznie odizolowane źródło polaryzacji prądem stałym, dla wykorzystania w układzie prądu przemiennego w stanie ustalonym.58. The method of p. The method of claim 45, wherein at least one electrically isolated DC bias source is connected to the first PECS device in a shunt for use in a steady state AC system. 59. Sposób według zastrz. 45, znamienny tym, że do pierwszego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego podłącza się w boczniku co najmniej jedno elektrycznie odizolowane źródło polaryzacji prądem stałym, dla wykorzystania w układzie prądu przemiennego w stanie nie-ustalonym.59. The method of p. The method of claim 45, wherein at least one electrically isolated DC bias source is connected to the first PECS device in a shunt for use in a non-steady state alternating current system. 60. Sposób według zastrz. 58, znamienny tym, że stosuje się mostek prostujący, izolujący elektrycznie wyprostowany prąd stały ładujący w sposób ciągły pierwsze urządzenie do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego.60. The method of p. The method of claim 58, wherein a rectifying bridge is provided to isolate the electrically rectified DC current that continuously charges the first polarized electric charge storage device. 61. Sposób według zastrz. 60, znamienny tym, że izoluje się elektrycznie co najmniej jeden biegun prądu stałego źródła polaryzacji prądem stałym od co najmniej jednego źródła zasilania prądem przemiennym, utrzymując stałą polaryzację w kierunku przewodzenia pierwszego urządzenia do przechowywania spolaryzowanego ładunku elektrycznego.61. The method of p. The method of claim 60, wherein electrically isolating at least one DC pole of the DC bias source from the at least one AC power source, maintaining a constant forward bias of the first electric charge storage device.
PL356700A 2000-01-04 2000-12-06 Method and circuit for using polarized device in ac applications PL199220B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17443300P 2000-01-04 2000-01-04
US09/710,998 US6633154B1 (en) 2000-01-04 2000-11-09 Method and circuit for using polarized device in AC applications
PCT/US2000/033524 WO2001050568A1 (en) 2000-01-04 2000-12-06 Method and circuit for using polarized device in ac applications

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL356700A1 PL356700A1 (en) 2004-06-28
PL199220B1 true PL199220B1 (en) 2008-08-29

Family

ID=26870215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL356700A PL199220B1 (en) 2000-01-04 2000-12-06 Method and circuit for using polarized device in ac applications

Country Status (32)

Country Link
US (6) US6633154B1 (en)
EP (1) EP1252697B1 (en)
JP (1) JP3902951B2 (en)
KR (1) KR100850873B1 (en)
CN (1) CN100490268C (en)
AR (1) AR026793A1 (en)
AT (1) ATE318457T1 (en)
AU (2) AU768074B2 (en)
BR (1) BR0016794A (en)
CA (1) CA2396396C (en)
CO (1) CO5310586A1 (en)
CZ (1) CZ300880B6 (en)
DE (1) DE60026165T2 (en)
DK (1) DK1252697T3 (en)
ES (1) ES2259297T3 (en)
GC (1) GC0000163A (en)
GT (1) GT200100001A (en)
HK (1) HK1051090B (en)
HU (1) HU226003B1 (en)
IL (2) IL150515A0 (en)
MA (1) MA25707A1 (en)
MX (1) MXPA02006675A (en)
NO (1) NO20023225L (en)
NZ (1) NZ519772A (en)
PA (1) PA8509401A1 (en)
PE (1) PE20010936A1 (en)
PL (1) PL199220B1 (en)
PT (1) PT1252697E (en)
RU (1) RU2249285C2 (en)
SI (1) SI1252697T1 (en)
TW (1) TW506173B (en)
WO (1) WO2001050568A1 (en)

Families Citing this family (86)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6633154B1 (en) * 2000-01-04 2003-10-14 William B. Duff, Jr. Method and circuit for using polarized device in AC applications
JP2002181816A (en) * 2000-12-08 2002-06-26 Univ Waseda Reagent and method for detecting duplex nucleic acid
US6803743B2 (en) * 2002-10-04 2004-10-12 Delphi Technologies, Inc. Jump start and reverse battery protection circuit
JP2006523384A (en) * 2003-03-05 2006-10-12 ダフ, ウィリアム ビー. ジュニア Charge storage device with enhanced power characteristics
US6924612B2 (en) * 2003-12-08 2005-08-02 Molon Motor & Coil Corporation Three-wire reversing system
WO2005112522A2 (en) * 2004-05-06 2005-11-24 Continuum Electro-Optics, Inc. Methods and apparatus for an improved amplifier for driving a non-linear load
US7170738B2 (en) * 2004-05-28 2007-01-30 Maxwell Technologies, Inc. HV capacitor and testing method
US7325285B2 (en) * 2004-05-28 2008-02-05 Maxwell Technologies, Inc. Method of processing high voltage capacitors
US20050264244A1 (en) * 2004-05-28 2005-12-01 Maxwell Technologies, Inc. HV capacitor cells and housing and method of preparation
JP2006054308A (en) * 2004-08-11 2006-02-23 Fujitsu Ltd Electronic device and method for applying voltage to capacitor
DE102004057094B4 (en) * 2004-11-25 2020-12-24 Avantgarde Acoustic Lautsprechersysteme Gmbh Capacitive element
US20060131462A1 (en) * 2004-12-20 2006-06-22 Holland Leo D Turboelectric arresting gear
DE102005017323A1 (en) * 2005-04-14 2006-10-19 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH Electronic ballast for a lamp
CN100452634C (en) * 2005-11-11 2009-01-14 艾默生电气公司 A soft starter for single-phase motor and single-phase motor with same
CN100566068C (en) * 2006-04-13 2009-12-02 艾默生网络能源系统有限公司 Hardware overvoltage breaking-off circuit
US7539465B2 (en) * 2006-10-16 2009-05-26 Assa Abloy Ab Tuning an RFID reader with electronic switches
US20080204112A1 (en) * 2007-02-26 2008-08-28 Chung Nan-Hsiang MoCA-COMPLIANT MULTIPLEXING DEVICE
EP2028759B1 (en) * 2007-08-06 2014-12-17 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Method and apparatus for controlling electric motor
US8619443B2 (en) 2010-09-29 2013-12-31 The Powerwise Group, Inc. System and method to boost voltage
US8085009B2 (en) * 2007-08-13 2011-12-27 The Powerwise Group, Inc. IGBT/FET-based energy savings device for reducing a predetermined amount of voltage using pulse width modulation
US20110182094A1 (en) * 2007-08-13 2011-07-28 The Powerwise Group, Inc. System and method to manage power usage
US8085010B2 (en) * 2007-08-24 2011-12-27 The Powerwise Group, Inc. TRIAC/SCR-based energy savings device for reducing a predetermined amount of voltage using pulse width modulation
US8120307B2 (en) 2007-08-24 2012-02-21 The Powerwise Group, Inc. System and method for providing constant loading in AC power applications
US8698447B2 (en) 2007-09-14 2014-04-15 The Powerwise Group, Inc. Energy saving system and method for devices with rotating or reciprocating masses
US8810190B2 (en) * 2007-09-14 2014-08-19 The Powerwise Group, Inc. Motor controller system and method for maximizing energy savings
US8748727B2 (en) 2008-01-18 2014-06-10 Tenksolar, Inc. Flat-plate photovoltaic module
US8933320B2 (en) 2008-01-18 2015-01-13 Tenksolar, Inc. Redundant electrical architecture for photovoltaic modules
US8212139B2 (en) 2008-01-18 2012-07-03 Tenksolar, Inc. Thin-film photovoltaic module
IL188884A (en) * 2008-01-20 2010-11-30 Ilya Rabinovich Star-delta many levels starter for an ac induction motor
CN101561469A (en) * 2008-04-18 2009-10-21 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 Charger load simulator
US8344647B2 (en) * 2008-06-23 2013-01-01 Patrick Michael Kinsella Converting dimmer switch AC output duty cycle variation into amplitude variation
US8004255B2 (en) * 2008-08-07 2011-08-23 The Powerwise Group, Inc. Power supply for IGBT/FET drivers
US8154258B2 (en) * 2008-10-10 2012-04-10 Oracle America, Inc. Backup energy storage module with voltage leveling
EP2443666A4 (en) 2009-06-15 2013-06-05 Tenksolar Inc Illumination agnostic solar panel
JP5354030B2 (en) * 2009-06-25 2013-11-27 株式会社村田製作所 Power transmission system and non-contact charging device
CN102804584B (en) * 2009-06-30 2016-02-03 斯堪的诺维亚系统公司 Capacitor charger system and digital control module and the isolation acquisition module for this capacitor charger system
RU2456732C2 (en) * 2009-08-05 2012-07-20 Андрей Александрович Виноградов Method for protection of insulation clearances in liquid dielectric against electric breakdown with help of mesh screens with controllable electric potentials
US8698446B2 (en) 2009-09-08 2014-04-15 The Powerwise Group, Inc. Method to save energy for devices with rotating or reciprocating masses
KR101816058B1 (en) 2009-09-08 2018-01-08 더 파워와이즈 그룹, 인코포레이티드 Energy saving system and method for devices with rotating or reciprocating masses
CN102095921A (en) * 2009-12-11 2011-06-15 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 Surging current test circuit
US9773933B2 (en) 2010-02-23 2017-09-26 Tenksolar, Inc. Space and energy efficient photovoltaic array
JP5556677B2 (en) * 2010-03-08 2014-07-23 株式会社豊田自動織機 Battery charging circuit
WO2011127391A2 (en) * 2010-04-08 2011-10-13 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Technique for fully discharging a storage capacitor in a firing circuit for an electro-explosive device
DK2556263T3 (en) * 2010-04-09 2017-02-06 Daniel John Kenway ENERGY STORAGE AND RECOVERY SYSTEM
TWI408866B (en) * 2010-04-14 2013-09-11 Universal Scient Ind Shanghai Uninterruptible power supply system and method
US20110279097A1 (en) * 2010-05-13 2011-11-17 David Wise System and method for using condition sensors/switches to change capacitance value
WO2011149385A1 (en) * 2010-05-28 2011-12-01 ПИЛКИН, Виталий Евгеньевич Ac signal converter
US9299861B2 (en) 2010-06-15 2016-03-29 Tenksolar, Inc. Cell-to-grid redundandt photovoltaic system
JP5093369B2 (en) 2010-07-28 2012-12-12 株式会社村田製作所 Power transmission device, power reception device, and power transmission system
KR101587066B1 (en) * 2010-08-05 2016-01-21 삼성전자 주식회사 Air conditioner and communication method thereof
EP2603932A4 (en) 2010-08-10 2017-07-05 Tenksolar, Inc. Highly efficient solar arrays
US8638059B2 (en) 2010-08-11 2014-01-28 Dayton-Phoenix Group, Inc. Control for multi-phase induction motor
US8180618B2 (en) * 2010-12-07 2012-05-15 General Electric Company Method and system for inductor power loss analysis
PT2649302T (en) * 2010-12-09 2018-10-09 Seabased Ab An electric device and a method for a wave power plant
RU2495521C9 (en) * 2011-02-07 2014-01-20 Евгений Васильевич Прокофьев Method of controlling attenuation in oscillatory lc circuit
US9255958B2 (en) 2011-03-24 2016-02-09 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Ground fault detection circuit
US8716882B2 (en) * 2011-07-28 2014-05-06 Powerline Load Control Llc Powerline communicated load control
JP5802076B2 (en) * 2011-08-01 2015-10-28 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 Ground fault detection device, ground fault detection method, solar power generation system, and ground fault detection program
TWI456383B (en) * 2011-12-14 2014-10-11 Hot plug-in uninterruptible power module
JP5849799B2 (en) * 2012-03-19 2016-02-03 富士通株式会社 Power circuit
TWI535168B (en) * 2012-05-17 2016-05-21 台達電子工業股份有限公司 Charging system
JP5906971B2 (en) * 2012-07-03 2016-04-20 株式会社デンソー Motor drive device
CN102830740B (en) * 2012-08-23 2014-04-30 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 High-efficiency bias voltage generating circuit
US20140111075A1 (en) * 2012-10-22 2014-04-24 Jeffrey A. Schneider Electrical Housing with Laterally-Pivoting Hood
US20140118907A1 (en) * 2012-11-01 2014-05-01 Cooper Technologies Company Dielectric Insulated Capacitor Bank
WO2014113420A1 (en) * 2013-01-17 2014-07-24 Trane International Inc. Variable prequency drive overvoltage protection
JP6260106B2 (en) * 2013-04-25 2018-01-17 株式会社Gsユアサ Power storage device
KR101616036B1 (en) * 2013-05-14 2016-04-27 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 Inductor simulation method and nonlinear equivalent circuit model for inductor
CN203278615U (en) * 2013-05-22 2013-11-06 Abb技术有限公司 Power module for middle and high voltage inverter and inverter employing same
EP2825009B8 (en) * 2013-07-09 2016-11-23 ABB Schweiz AG Electric converter with compact module arrangement for subsea applications
US9391448B2 (en) 2013-09-17 2016-07-12 The Boeing Company High current event mitigation circuit
JP2015065796A (en) * 2013-09-26 2015-04-09 ソニー株式会社 Power storage, power storage controller and power storage control method
JP2015065795A (en) * 2013-09-26 2015-04-09 ソニー株式会社 Power storage, power storage controller and power storage control method
US9825522B2 (en) * 2015-04-09 2017-11-21 Ford Global Technologies, Llc Method and apparatus for coupling cancellation
TWI625928B (en) * 2016-12-29 2018-06-01 林進益 Motor buffer starting control system with energy saving and power saving effects
CN109586607B (en) * 2017-09-29 2020-05-26 北京纳米能源与系统研究所 Polarization system and polarization method based on friction nano-generator
KR20200096210A (en) 2017-12-14 2020-08-11 에프. 호프만-라 로슈 아게 Method and device for determining information about equivalent series resistance
DE102018116597A1 (en) 2018-07-10 2020-01-16 Rosenberger Hochfrequenztechnik Gmbh & Co. Kg CIRCUIT FOR SWITCHING AN AC VOLTAGE
CN108988662B (en) * 2018-07-18 2020-06-19 青岛海信日立空调系统有限公司 Substrate circuit and control method
CN109462225B (en) * 2018-09-21 2022-02-18 全球能源互联网研究院有限公司 Insulation matching method and system for series compensation device
EP3629465A1 (en) * 2018-09-26 2020-04-01 Siemens Aktiengesellschaft Electrical power conversion system
CN111355434B (en) * 2018-12-21 2021-06-18 比亚迪股份有限公司 Motor control circuit, vehicle and heating method thereof
RU189607U1 (en) * 2018-12-28 2019-05-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилина" Surge Protection Device
TW202101877A (en) * 2019-06-24 2021-01-01 大陸商光寶電子(廣州)有限公司 Power conversion apparatus and short circuit protection circuit and method of capacitor thereof
CN112165259B (en) * 2020-10-09 2022-02-18 阳光电源股份有限公司 Bidirectional DCDC converter and slow start control method
TWI775468B (en) * 2021-06-03 2022-08-21 茂達電子股份有限公司 Motor protecting circuit having a mechanism of synchronously turning on high-side transistor and low-side transistor

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3392808A (en) 1967-02-13 1968-07-16 Kelsey Hayes Co Caliper support and release mechanism
DE1588519A1 (en) 1967-12-30 1970-12-10 Licentia Gmbh Series capacitors switched by anti-parallel valves
US3707675A (en) * 1970-09-11 1972-12-26 Bailey Meter Co Measuring system for comparing the relative magnitudes of first and second d.c. signals
SE378719B (en) 1973-12-13 1975-09-08 Asea Ab
US3931565A (en) 1974-10-03 1976-01-06 Hase A M Inverters
NL7706751A (en) 1977-06-20 1978-12-22 Philips Nv MOTOR CONTROL.
US4412278A (en) * 1982-01-12 1983-10-25 International Business Machines Corporation Ac-to-dc converter using polarized input isolation capacitors
US4456880A (en) 1982-02-04 1984-06-26 Warner Thomas H I-V Curve tracer employing parametric sampling
JPS58152546A (en) 1982-03-04 1983-09-10 横河電機株式会社 Reflective wave receiver system of ultrasonic diagnostic apparatus
US4408269A (en) * 1982-06-18 1983-10-04 Zenith Radio Corporation Balanced power supply with polarized capacitors
US4463414A (en) 1982-09-13 1984-07-31 Pillar Corporation Alternating current power supply for highly inductive loads
DE3240194A1 (en) 1982-10-29 1984-05-03 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München FIXED ELECTROLYTE CAPACITOR
US4523269A (en) 1983-11-16 1985-06-11 Reliance Electric Company Series resonance charge transfer regulation method and apparatus
JPS60249112A (en) 1984-05-25 1985-12-09 Seiko Koki Kk Distance detector for camera
US4716515A (en) 1984-06-04 1987-12-29 Solar Refining, Inc. Switched capacitor induction motor drive
ATE51732T1 (en) 1985-07-26 1990-04-15 Siemens Ag CIRCUIT ARRANGEMENT IN WHICH AN AC-POWERED CONSUMER IS SERIES WITH A CONDENSER UNIT.
US4672290A (en) 1985-07-26 1987-06-09 Siemens Aktiengesellschaft Circuit arrangement in which a capacitor unit is connected in series with an a.c. load
EP0329658B1 (en) 1986-09-29 1994-06-01 Black & Decker Inc. Non-isolated thermally responsive battery charger
US4795951A (en) 1986-09-30 1989-01-03 Siemens Aktiengesellschaft D-C commutator motor with means for interference suppression
US4794288A (en) 1988-01-15 1988-12-27 Lewus Alexander J Series resonant capacitor motor
US4804985A (en) 1988-01-25 1989-02-14 Eastman Kodak Company Polarity insensitive electronic flash driver circuit
US4975796A (en) 1988-10-13 1990-12-04 Aerovox Incorporated Reverse discharge diode capacitor
DE69015418T2 (en) * 1989-04-25 1995-05-04 Matsushita Electric Works Ltd Power supply.
US5045774A (en) 1989-12-28 1991-09-03 R. Morley, Inc. Full scale AC or DC power attenuator
US5008795A (en) * 1990-03-23 1991-04-16 Unisys Corporation Switched capacitor interleaved forward power converter
US5077520A (en) 1990-05-15 1991-12-31 Schweitzer Edmund O Jun High impedance voltage indicator having capacitive voltage divider
US5089949A (en) 1990-08-27 1992-02-18 Grumman Aerospace Corporation High efficiency passive component voltage converter
US5063340A (en) 1990-10-25 1991-11-05 Motorola, Inc. Capacitive power supply having charge equalization circuit
DE4215263C1 (en) 1992-02-14 1993-04-29 Grundfos A/S, Bjerringbro, Dk
US5412557A (en) 1992-10-14 1995-05-02 Electronic Power Conditioning, Inc. Unipolar series resonant converter
KR940007718B1 (en) 1992-12-01 1994-08-24 금성산전 주식회사 Capacitor reverse inserting detect circuit of in-circuit tester
US5545933A (en) 1993-09-28 1996-08-13 Okamura Laboratory Inc. Electric power storage apparatus
DE4401955A1 (en) 1994-01-24 1995-07-27 Siemens Matsushita Components Circuitry with series electrolytic capacitors with bias circuit for AC use
US5502375A (en) 1994-08-04 1996-03-26 Compaq Computer Corporation Method and apparatus for determining orientation of polarized capacitors
US5705974A (en) 1995-05-09 1998-01-06 Elcom Technologies Corporation Power line communications system and coupling circuit for power line communications system
US5714864A (en) 1996-01-16 1998-02-03 Electro Dynamics, Inc. Capacitive charge coupling with dual connector assemblies and charging system
US5731948A (en) 1996-04-04 1998-03-24 Sigma Labs Inc. High energy density capacitor
US5777840A (en) 1996-10-29 1998-07-07 Yosemite Investment, Inc. Non polar tantalum capacitor
US6633154B1 (en) * 2000-01-04 2003-10-14 William B. Duff, Jr. Method and circuit for using polarized device in AC applications
JP3910363B2 (en) * 2000-12-28 2007-04-25 富士通株式会社 External connection terminal

Also Published As

Publication number Publication date
PT1252697E (en) 2006-05-31
US7521900B2 (en) 2009-04-21
KR20020074468A (en) 2002-09-30
DK1252697T3 (en) 2006-05-22
RU2249285C2 (en) 2005-03-27
NO20023225L (en) 2002-09-03
NZ519772A (en) 2003-08-29
EP1252697B1 (en) 2006-02-22
WO2001050568A1 (en) 2001-07-12
US6548988B2 (en) 2003-04-15
TW506173B (en) 2002-10-11
US20050194939A1 (en) 2005-09-08
HUP0301260A2 (en) 2003-08-28
SI1252697T1 (en) 2006-08-31
PL356700A1 (en) 2004-06-28
US6548989B2 (en) 2003-04-15
EP1252697A1 (en) 2002-10-30
AU2004200849A1 (en) 2004-03-25
AU2004200849B9 (en) 2005-06-23
US6633154B1 (en) 2003-10-14
US20040183503A1 (en) 2004-09-23
IL150515A0 (en) 2003-02-12
AU2004200849B2 (en) 2005-02-10
AU1958401A (en) 2001-07-16
US7245110B2 (en) 2007-07-17
HU226003B1 (en) 2008-02-28
HK1051090B (en) 2006-09-29
ATE318457T1 (en) 2006-03-15
IL150515A (en) 2006-06-11
GC0000163A (en) 2005-06-29
BR0016794A (en) 2002-09-24
CZ20022297A3 (en) 2003-02-12
US20070273335A1 (en) 2007-11-29
PE20010936A1 (en) 2001-09-01
CA2396396A1 (en) 2001-07-12
CN100490268C (en) 2009-05-20
AR026793A1 (en) 2003-02-26
JP2004501593A (en) 2004-01-15
ES2259297T3 (en) 2006-10-01
US20030006738A1 (en) 2003-01-09
CO5310586A1 (en) 2003-08-29
MA25707A1 (en) 2003-04-01
GT200100001A (en) 2002-03-14
KR100850873B1 (en) 2008-08-07
HK1051090A1 (en) 2003-07-18
US20020017893A1 (en) 2002-02-14
CZ300880B6 (en) 2009-09-02
DE60026165D1 (en) 2006-04-27
MXPA02006675A (en) 2004-09-10
CN1415131A (en) 2003-04-30
DE60026165T2 (en) 2006-11-23
RU2002118335A (en) 2004-01-10
CA2396396C (en) 2006-02-21
NO20023225D0 (en) 2002-07-03
PA8509401A1 (en) 2002-02-21
JP3902951B2 (en) 2007-04-11
US6900617B2 (en) 2005-05-31
AU768074B2 (en) 2003-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL199220B1 (en) Method and circuit for using polarized device in ac applications
WO2010116806A1 (en) Power conversion device
JP5268744B2 (en) Power converter
Dewadasa et al. Distance protection solution for a converter controlled microgrid
CN103026571B (en) The photovoltaic bipolar of frequency of utilization selectivity ground connection is to one pole source circuit transducer
US9912218B2 (en) Potential definition of input lines of an inverter
Bui et al. A generalised fault protection structure for unigrounded low-voltage AC microgrids
AU2005201867B2 (en) Method and circuit for using polarized device in AC applications
Silva et al. Mineirão world cup stadium PV plant—A case study
ZA200204643B (en) Method and circuit for using polarized device in AC applications.
Jain Investigating overcurrent stresses on 320 kV HVDC cable systems in a VSC-type symmetrical monopolar configuration according to CIGRE guidelines
Shore et al. DC harmonic filter design and mitigation of induced fundamental frequency currents for the NEA 800 kV HVDC multi-terminal project
Van der Toorn The protection of high-voltage shunt capacitor banks
Pan SMES for power quality improvement and uninterruptible power supply

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20101206